PGS.TS. Đỗ Xuân Thụ

BÀI TẬP

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NHÀ XUẤT GIÁO DỤC - 2010

PHẦN 1

KĨ THUẬT TƯƠNG Tự

C h ư ơ n g 1

TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1. Điện áp và dòng điện là hai thông số trạng thái cơ bảncủa một mạch điện. Sự liên hệ tương hỗ giữa 2 thông số này thể hiện qua điện trở (trở kháng). Điện trở của một phần tử cđ thể là tuyến tính hay phi tuyến tùy theo quan hệ hàm số u = ) giữa điện áp trên 2 đẩu và dòng điện đi qua nđ. Đườngđổ thị biểu diễn quan hệ hàm số u = f(i) gọi là đặc tuyến Vôn~ Ampe của phẩn tử.

Hai quy tác quan trọng để tính toán một mạch điện là :a) Quy tác vòng điện áp : Tổng điện áp rơi trên các phẩn

tử ghép liên tiếp nhau theo 1 vòng kín (đi dọc theo vồng mỗi nhánh và nút chỉ gặp 1 lẩn trừ nút xuất phát) bàng 0 (hay giá trị điện áp đo theo mọi nhánh song song nối giữa 2 điểm

» khác nhau A và B của 1 mạch điện là như nhau).b) Quy tắc nút dòng điện : Tổng các dòng điện đi ra khỏi

một điểm (nút) của mạch điện luôn bằng tổng các dòng điện đi vào nút đđ,

2. Hiệu ứng van (chỉnh lưu) của điốt bán dẫn là tíĩih chất dẫn điện không đối xứng theo hai chiều của một tiếp xúc công nghệ dạng p~n.

a) Theo chiêu mở (phân cực thuận : ^ Uj)) điện trở củađiốt nhỏ (10 ^ 10 Q), dòng qua điót lớn (10” lO^A), giảm

4

áp trên điốt cố định cỡ 600mV và cd hệ số nhiệt độ ấm í-2 .10” V ’K) (xét với điốt cấu tạo từ Si).

b) Theo chiêu khda (phân cực ngược : điện trởcủa điốt lớn {> 1 0 Q), dòng qua điốt nhỏ ( 1 0 ~ 1 0 “^A) vàtàng thao nhiệt độ (khoảng 10%/^K).

c) Khi điện áp ngược đặt vào đủ lớn < Uỵ < 0 điốtbị đánh thủng và mất đi tính chất van của mình ( 1 cách tạm thời nếu bị đánh thủng vì điện hoặc 1 cách vĩnh viễn nếu bị đAnh thủng vì nhiệt). Người ta sử dụng tính chất đánh thủng tạm thời (Zener) để làm điốt ổn áp tạo điện áp ngưỡng ở những điểm cển thiết trong mạch điện. Điện áp ngưỡng Uy cđ hệ số nhiệt dương, khoảng 2 .1 0 ; K. .

3. ứng dụng quan trọng của điốt là :

a) Nán điện xoay chiêu thành 1 chiêu nhờ. các sơ đổ chỉiih lưu cơ bản (một nửa chu kì, hai nửa chu kì, cẩu, bội áp). Khi tải là điện trở thuần, điện áp ra cđ dạng xung nửa hình sin với trị trung bình (1 chiêu) xác định bởi hệ thức 2-15 (SGK), còn khi tải là điện dung, sơ đổ chỉnh lưu làm việc ở chế độ xung, tụ điện san bằng điện áp nhấp nhô sau chỉnh lưu, giá trị 1 chiêu được tính bởi (2.21) hoặc (2.29) (SGK).

b) Hạn chế biên độ điệĩi;ap xoay chiêu (phỉa trên iiay phía^ dưới) ở 1 giá trị ngưỡng cho trước hoặc dịch mức điện thế 1

chiêu giữa 2 điểm khác nhau của mạch điện khi ở chế độ mở.« . *1

c) On định giá trị điện áp 1 chiểu ở 1 giá trị ngưỡng nhờ đánh thủng Zener hoặc nối tiếp thêm 1 điốt mở để bù nhiệt tạo ra một phẩn tử gọi là ống ổn áp chuẩn trong kĩ thuật mạch, có độ ổn định điện áp theo nhiệt độ gần lí tưởng.

4, Khi phân tích tác dụng của điốt trong mạch điện, người ta thường dùng 1 vài mô hình gẩn đúng đơn giản để mô tà điốt :

a) Là 1 nguổn dòng điện lí tưởng tại mức ngưỡng = 0 khi mỏ (u i > 0 ) điệìì trở điốt bằng 0 , sụt áp trên nđ được bỏ qua, dòng mạch ngoài qua điốt do điện áp và điện trỏ mạch

5

ngoài quyết định. Khi đdng < 0) điốt được coi là 1 nguổn dòng lí tưởng (điện trở VCL, dòng ngán mạch 0)

'b) Tại mức điện áp = Uj3 , điốt chuyển từ khda sangmở sẽ tương đương như một nguổn điện áp cd nội trở bằng 0

(R = 0 ), với giá trị điện áp lúc hở mạch là ƯJ3 hoặc cd thể tương đương điốt như 1 nguổn điện áp thực cđ nội trở nguồn là 9Ế 0 và điện áp hở mạch là Uq.

c) ở chế độ xoay chiêu, khi tẩn số của tác động còn thấp điốt sẽ tương đương như một điện trở -xoay chiểu cổ giá trị là

’■- “ « ỉ .

Còn khi tẩn số đã cao, cần chú ý tới giá trị điện dung củađiốt Cjj nối song song vối điện trở xoay chiêu

5. TVanzito lưỡng cực (Bi-T) ià một phấn tử phi tuyến có cẩu tạo gổm hai tiếp-xúe pn í hai điốt JE ‘ và JC) đặt rất gẩn nhau với ba điện cực lối ra là bazơ (B), Colectơ (C) và emitơ(E>. Bi-T cđ thể làm việc ở các chế độ sau ;

a) Phân cực 1 chiêu bdi các nguổn điện áp 1 chiêu từ ngoài sao cho điốt JE mở, điốt JC khóa. Đây là chế độ khuếch đại.

b) Phân cực 1 chiều sao cho JE khóa và JC mở gọi là chế độ đảo.

c) Điều khiển sao cho cả hai điốt đểu khóa (không phân cực hoậc phân cực thích hợp) hoặc cả hai điôt cùng mô. Đây là chế độ chuyển mạch (chế độ khổa) của Bi-T.

Hai biện pháp cơ bản để phân cực 1 chiều cho Bi-T để nó làm việc ỏ chế độ khuếch đại là phân cực bằng bộ chia áp điện trở hoặc phân cực bàng dòng cực bazơ. Chế độ 1 chiêu tốt nhất đạt được với Uq£ = 0 ,6 V (vật liệu làm tranzito là Si) và các giá trị điện áp trên các cực cđ giá trị Ug = (0 -ỉ- 0,1)E ;

= (0,4 ^ 0,6) E và do vậy 1 . = 0,5 ° và Ig = 0,5 Ip (ổđây E là giá trị nguổn 1 chiều, là điểm mút trên của

đường tài 1 chiều của tẩng khuếch đại).

6 . Các hệ thức quan trọng nhất vê dòng 1 chiễu của Bi-T ở chế độ khuếch đại thể hiện ở các công thức (2.37) đến (2.41) SGK dùng cho cả ba kiểu mác mạch B chung, c chung và E chung.

a) Với dòng xoay chiều khi tín hiệu nhỏ, cổ 4 phương pháp gẩn đúng tuyến tính hóa Bi“T dùng các tham số điện trở, dùng các tham . số điện dẫn, dùng các tham số hỗn hợp hoặc dùng các tham số vật lí cấu tạo. Từ đó có 4 sơ đổ tương đương xoay chiều tương ứng.

b) Với mỗi kiểu mác Bi-T, cđ ba dạng họ đặc tuyến Vôn-Ampe quan trọng nhất là họ đặc tuyến vào, họ đặc tuyến ra và họ đặc tuyến truyên đạt.

c) Cổ thể xác định các tham số 1 chiều hoặc xoay chiều của Bi-T dựa trên các họ đặc tuyến 1 chiêu (tĩnh) hay họ đặc tuyến xoay jhieu (động). Đd là các tham số điện trở vào, điện trở ra, hệ số khuếch đại dòng điện và hỗ dẫn.

7. Các kết quả quan trọng với các sơ đồ khuếch đại là :

a) Kiểu mác EC : Chú ý tới các hệ thức (2.131) đến (2.140) và các kết luận vật lí là tẩng EC cổ nhỏ, lớn, hệ sốkhuếch đại điện áp và dòng điện lớn ; làm đảo pha tín hiệu xoay chiều.

b) Kiểu mắc c c : chú ý các hệ thức (2.141) đến (2.149) và các kết luận vật lí : Tẩng c c cố lớn, nhỏ, hệ số khuếchđại dòng điện lớn và hệ số khuếch đại điện áp bằng 1 , không làm đảo pha tín hiệu.

c) Kiểu BC : chú ý các hệ thức (2.150) đến (2.153) và cáckết luận vật lỉ : Tầng BC không làm đảo pha tín hiệu, có ^vào ^ra khuếch đại điện áp lớn và hệ số khuếchđại dòng điện xấp xỉ 1 .

d) Hệ số khuếch đại của nhiều tầng ghép ỉiên tiếp bằng tích số các hệ số từng phần.

8 . Tranzito trường (FET) là phần tử 3 cực (gọi là các cực nguổn “ s, máng - D và cửa - G) cd hiệu ứng khuếch đại

giống như Bi“T nhưng dòng cực máng (hay cực nguổn ĩ^) được điều khiển bằng điện áp đặt trên cực điêu khiển G.

a) Hẩu hết FET cd tính đối xứng giữa 2 cực s và p và cd điện trở lối vào giữa G và kênh dản rất lớn nên chúng thích hợp với chế độ làm việc có dòng điện lổi vào nhỏ hơn so với Bi-T vài cấp độ.

b) Theo bản chất cấu tạo cd 2 dạng FET : loại cc5 cực cửa là tiếp xúc pn (JFET) và loại cổ cực cửa là lớp cách điện (MOSFET). Theo tính chất dẫn điện của kênh dẫn giữa D và s cd loại kênh n (dẫn điện bằng điện tử) và loại kênh p (dẫn điện bằng lỗ trống). Theo phương thức hình thành kênh dẫĩì cổ loại kênh đặt sản (cố sẵn) và kêĩih cảm ứng (không cd sẵn).

c) Tương tự như Bi-T, cũng cđ 3 kiểu mác FET cơ bản là : kiều nguồn chung (SC), kiểu máng chung (DC) và kiểu ít gặp hơn : Cửa chung (GC).

d) Phương pháp phân cực 1 chiêu cho FET ở chế độ khuếchđại chủ yếu dùng dồng (tự phân cực), tạo ra điện áp 1 chiêu. Trên điện trở cực nguồn = IgRg = sau đó được dẫn

qua 1 điện trở cửa - nguổn Rq lớn tới cực G dùng làm thiên áp cực cửa cho JFET sao cho lU(3 3 l === 0,5 |Up| và ^ 0,3Ij^Q

e) ở chế độ chuyển mạch, người ta chia FET thành 2 nhdm ; nhđm khổa thường mở (JFET và MOSFET - nghèo) và nhóm khổa thường đóng (MOSFET - giàu, kênh cảm ứng), khi cố tín hiệu điêu khiển từ cực G, khổa sẽ chuyển trạng thái.

f) Các tính chất của sơ đổ khuếch đại s c , DC được suy ra từ các tính chất tương ứng của sơ đổ khuếch đại EC và c c của Bi-T với các hệ thức tính toán (2.169) đến (2.171) và (2.178) (SGK).

9. Bộ khuếch đại 1 chiểu được dùng để khuếch đại các tín hiệu cđ tẩn số cực thấp (biến đổi chậm theo thời gian). Sơ đổ phổ biến nhất ỉà bộ khuếch đại vi sai có cấu trúc là 1 cầu cân bàng song song với tính chất đổi xứng cao ở lối vào và lối ra và có thể sử dụng trong cả hai trường hợp đối xứng và không

8

đối xứng đối với các lối vào và ra này. Các tính chất quan trọng nhất của sơ đồ vi sai là :

a) Chỉ khuếch đại các thành phần điện áp ngược pha (hiệu số) xét giữa 2 lối vào đối xứng, với hệ số khuếch đại chỉ bằng của 1 tầng đơn EC (do mỗi tranzito vi sai đdng gđp một nửa, Hệ thức tính toán giống 1 tầng đơn EC).

b) Không khuếch đại (nén) các thành phần điện áp cùng pha, cđ hệ số suy giảm đổng pha từ 3 đến 5 cấp.

c) Khả năng chống trôi điểm o cao nhờ tỉnh đối xứng cân bàng và nhiểu khả năng hiệu chỉnh sai số điểm 0 .

d) Là cấu trúc cơ bản từ đđ xáy dựiig các vi mạch tuyến tính khi bổ sung thêm tầng khuếch đại vi sai tải động (là các Tranzito nguổn dùng thay thế điện trở tải colecto Rp và các sơ đổ dịch mức 1 chiễu, sơ đồ phối hợp ở lối ra.

10. Vi mạch tuyến tính (IC tuyến tính) là 1 bộ khuếch đại điện áp vi sai lí tưởng với hệ số khuếch đại VCL (vô cùng ỉớn), điện trở Ỉối vào VCL, điện trở lối ra VCB (vô cùng bé), có đặc tuyến truyền đạt điện áp lí tưởng dạng chữ s và đặc tuyến tẩn số lí tưởng của 1 bộ lọc thông thấp, Các tính chất quan trọng khi sử dụng để khuếch đại điện áp là :

a) Sử dụng mạch hồi tiếp âm để mồ rộng dải tần của đặc tuyến tẩn số, nâng cao độ ổn định của hệ số khuếch đại.

b) Thường gặp hai cấu trúc cơ bản : Sơ đổ khuếch đại đào và sơ đổ khuếch đại không đảo, công thức tỉnh toán hệ số khuếch đại chỉ phụ thuộc các phần tử mạch hổi tiếp (hệ thức (2.237) với bộ khuếch đại đảo và (2.238) với bộ khuếch đại không đảo).

c) Cố thể kết hợp tính chất của hai sơ đổ khuếch đại đảo và không đào trong cùng 1 sơ đổ để hình thành các bộ khuếch đại cộng hay trừ các điện áp (bệ cộng và bộ trừ).

1 1 . Các sơ đổ khuếch đại thuật toán thông dụng khác là :

a) Sơ đổ vi phân điện áp lối vào theo thời gian với tính chất đặc trưng kém ổn định ở cao tần.

9

b) Sơ đỗ tích phân điện áp lối vào theo thời gian, kết quả xếp chổng với một hằng số tích phân do trạng thái ban đầu điện tích trên tụ tích phân quyết định, ứng dụng quan trọng nhất của các sơ đổ tích phân là tạo điện áp có dạng tam giác từ dạng điện áp vuông góc hoặc để tạo dao động hình sin tần số thấp.

c) Sơ đổ lấy lôgarit và lấy hàm số mũ thực hiện các thuật toán tương ứng đối với điện áp lối vào, ứng dụng chủ yếu để tạo các sơ đồ nhân tương tự.

d) Sơ đổ nhân tương tự thực hiện phép nhân (chia) hai điện áp (hay tổng quát hdn : nhân hai tín hiệu tương tự) có tẩn số b&ng nhau (hay gấn nhau), ứng dụng quan trọng của Sd đồ nhân là để tách sóng tín hiệu điéu chế biên độ, để thực hiện biến đổi tần số (trộn tẩn).

12. Tầng khuếch đại công suất có hai dạng sơ đổ chính ; Tầng đơn chế độ A và tầng đối xứng đẩy kéo chế độ B hoặc AB (cđ hoặc không dùng biến áp).

a) Tầng khuếch đại công suất được tính toán, phân tích bàng phương pháp đổ thị xuất phát từ việc xây dựng các đặc tuyến tải động, tìm các giới hạn làm việc của tranzito trên đặc tuyến này qua đó xác định các tham số quan trọng nhất của sơ đổ như công suất ra, hiệu suất lỉảng lượng, mức méo y... và kiểm tra các điều kiện giới hạn vễ dòng, áp, công suất nhiệt...

b) Tầng đdn chế độ A được sử dụng khi cần mức công suất ra không lỏn, mức méo y nhỏ và hiệu suất nâng lượng yêu cầu không cao (dưới 50%).

c) Tẩng đối xứng đẩy kéo cđ 2 dạng cơ bản : sơ đổ dùng 1 cặp tranzito cùng loại với đặc điểm cần tẩng đảo pha phía trước (để tạo ra hai điện áp kích thích ngược pha nhau) và sơ đổ dùng cặp tranzito khác loại với đặc điểm các điện áp kích thích cùng pha nhau (do vậy không cẩn dùng tầng đảo pha phía trước). Tấng đầy kéo chế độ B (hay AB) cổ nhiều ưu điểm quan trọng như cho ra mức công , suất lớn, méo ỵ nhỏ, hiệu suất năng lượng cao và tương thích với việc chế tạo dưới dạng vi mạch khuếch đại công suất.

10

d) Các hệ thức cấn chú ý là xuất phát từ giả thiết đã biết điện trở tải Rj, công suất tải p , nguổn cung cấp ±E, biên độ điện áp kích thích (hay dòng xác định các chỉ số cơbản : công suất tranzito đưa ra trên mạch colectơ hiệu suất nâng lượng ĨỊ, công suất nhiệt trên tranzito Py, mức méo y cho phép.

13. Một bộ khuếch đại điện áp (dùng tranzito hay vi mạch) khi thực hiện 1 vòng hồi tiếp dương cd khả năng tự kích và tạo ra dao động tuần hoàn (hình sin hay khồng sin) hoặc không tuần hoàn.

ạ) Điêu kiệD tự kích của hệ kín là phải đạt được trạng thái cân bằng vễ pha (cố mạch thực hiện hổi tiếp dương) và trạng thái cân bằng về biên độ (lượng khuếch đại) phải đủ trội hơn lượng suy giảm do khâu hổi tiếp thụ động gây ra). Điều kiệnđổ là : = 0 và $5 1 .

ở đây ự> , ^ 3 là dịch pha do bộ khuếch đại và do mạch hổi tiếp gây ra. A, /3 là hệ số truyên đạt tương ứng của bộ khuếch đại và của mạch hổi tiếp (giá trị độ lớn - môđun).

b) Thông thường hai điều kiện tự kích đã nêu chỉ thỏa mân được đồng thời với điện áp cổ 1 tần số xác định do đđ, với các giá trị xác định của các tham số mạch hổi tiếp, chỉ cd dao động ở một tần số được tạo ra.

c) Để biên độ điện áp dao động xác định hữu hạn ở lối ra của sơ đồ, bộ khuếch đại thoạt đẩu làm việc ở chế độ khuếch đại tích cực, sau đó theo mức tâng của biên độ điện áp lối ra, ntí chuyển dần sang trạng thái bão hòa,

.d) Theo kiểu mạch hổi tiếp sử dụng, cd hai dạng cơ bản :sơ đổ tạo dao động điêu hòa kiểu RC (dùng cho dao động cđ tẩn số thấp) và sơ đồ tạo dao động kiểu LC (dùng cho tạo dao động cd tần số cao).

14. Các sơ đổ tạo dao động hình sin kiểu LC sử dụng khung cộng hưởng song song LC làm mạch thực hiện hồi tiếp chọn lọc tẩn số. Theo dạng hổi tiếp co kiểu hồi tiếp bằng biến áp

11

hoặc kiểu hồi tiếp 3 điểm (sơ đồ 3 điểm điện cảm, 3 điểm điện dung)

a) Tần số dao động tạo ra do thông số LC của khung dao động quyết định (hệ thức (2.258) với sơ đổ Maisĩier), hoặc thay thế trong (2.258) L = Lg + với sơ đổ Hatley, hoặcc = CjC^/íCj + C2 ) trong sơ đồ Colpits.

b) Điêu kiện cân bằng biên độ thỏa mãn nhờ cách lựa chọn hệ số hổi tiếp thích hợp thông qua hệ số ghép biến áp M, tỉ số Lß/L( hoặc tỉ số Cj và C2 .

Điểu kiện cân bàng pha thỏa mãn nhờ lựa chọn cực tính cuộn Lß, Lç (trong sơ đổ Maisner) hay lựa chọn dấu các điện kháng trong mạch 3 điểm.

15. Sơ đổ tạo dao động hình sin dùng các khâu RC làm mạch hổi tiếp cđ tính chất chọn lọc tần số với phẩm chất thấp hơn thường cho phép tạo ra các dao động tẩn số thấp (< lO^Hz).

a) Tần số của dao động tạo ra do thông số RC và dạng mạch RC sử dụng quyết định (hệ thức (2.260) và (2.261)).

b) Điêu kiện cân bàng pha được thỏa mãn nhờ cách ghépmạch hổi tiếp với bộ khuếch đại tùy theo tính chất dịch pha của chúng sao cho = 0 (cd hồi tiếp dương). Điêu kiệncân bằng biên độ được thỏa mãn nhờ chọn hệ số A của bộ khuếch đại không bé hơn hệ số suy giảm Hß của mạch hồi tiếp tính tại tẩn số dao động.

c) Cd thể nâng cao phẩm chất mạch chọn lọc RC (qua đó nâng cao độ ổĩi định của tần số tạo ra) nhờ một số mạch RC phức tạp hoặc cải tiến cđ độ chọn lọc cao và đặc tính pha dốc tại tẩn số muốn tạo ra. (Cầu Viene - Robinsơn cải tiến). Người ta cd thể tạo dao động trong 1 dải hoặc nhiều dải tần bằng cách thay đổi giá trị R và c liên tục hay từng nấc kết hợp.

16. Phương pháp tạo dao động hỉnh sin nhờ việc tạo hàm xấp xỉ (dựa trên nguyên tác xấp xỉ gẩn đúng hình sin, bàng 1

hàm sô biết trước) cd nhiểu ưu thế trong giai đoạn phát triển tiếp sau vì tính chất quan trọng của nổ là đa chức náng và khả nảng phối hợp vối máy tính.

a) Cd thể dùng 2 khâu mạch tỉch phân kết hợp với l*bộ đảo dấu để tạo dao động sin với tẩn số rất thấp nhờ khả nảng

12

tạố" hàm của mạch này. Giài phương trình vi phân cấp 2 dạng : d^udt'

4- co^^u = 0 (ở đây ƠJ^ là một hàng số)

b) Có thể xấp xỉ hình sin bằng 1 chuỗi các đoạn thẳng gẫy khúc nhờ một bộ khuếch đại. thuật toán biến đổi một điện áp cò trước dạng tam giác thành dạng các đoạn gẫy khúc.

c) Cđ thể dùng một điện áp cổ dạng bậc thang (do các phần tử kĩ thuật số tạo ra) để xấp xỉ dao động hình sin hoặc bằng cách dùng các điện áp cđ dạng hàm đại số nào đố (hàm mù, hàm lũy thừa hay hàm hypecbolic...) để xấp xỉ. Phương pháp này có thuận lợi vì khả năng lập trình tạo hàm mong muốn của các thiết hị vi tính

17. Bộ nguồn chỉnh lưu cổ nhiệm vụ cung cấp nãng lượng 1 chiêu cho các thiết bị điện tử nhờ quá trình nắn điện, chuyển đổi từ nãng lượng xoay chiêii. Các yêu cẩu quan trọng nhất của bộ nguồn là :

a) Hiệu quà biến đổi nảng lượng caob) Chất lượng điện áp 1 chiêu cao (tính chất đập mạch nhỏ)c) Có khả náng ổn định giá trị điện áp 1 chiêu và tải khi

tải biến đổi trong 1 dải đủ rộng (dồng tải thay đổi mạnh) nhờ nguồn cố nội trở đủ bé (điện trở ra đủ bé).

d) Cổ khả năng ổn định giá trị điện áp 1 chiêu ra tải nhờ san bàng độ mất ổn định của điện áp sau chỉnh lưu nhờ tính chất ổn định điện áp của bộ nguồn.

Người ta phân biệt hai dạng nguồn ổĩi định, ổn áp và ổn dòng. Với các bộ ổn dòng yêu cầu quan trọng là cung cấp 1 dòng điện ổn định nhờ tính chất cd nội trở lớn của nd.

18. Theo phương pháp ổn áp, cổ hai dạng cơ bản :a) Ôn áp kiểu bù tuyến tính trong đd quá trình ổn định xảy

ra liên tục theo thời gian nhờ mạch hổi tiếp âm và các bộ khuếch đại bám so sánh, theo dồi điều khiển 1 phần tử công suất bù lại (ngược pha) với lượng mất ổn định ban đầu. Phương pháp tuyến tính có hiệu suất không cao.

b) Ỗn áp kiểu xung : quá trinh bù để ổn đinh xảy ra gián đoạn nhờ dây xung điều khiển có tham số xung được điều chế theo lượng mất ổn định nhờ việc theo dõi so sánh. Phương pháp xung cho dải điều chỉnh rộng hơn với hiệu suất năng lượng cao hơn.

13

. Tuy nhiên yêu cầu vẽ kỉ thuật phức tạp và khắt khe hơn so với phương pháp bù tuyến tính. Phương pháp ổn áp xung có hai nhdm chính là ổn định kiểu sơ cấp và ổn định kiểu thứ cấp với nhiêu dạng cấu trúc cụ thể khác nhau vê đặc điểm và tính năng.

c) Theo cấu trúc bên trong bộ ổn áp, có hai dạng chủ yếu : kiểu nối tiếp khi phẩn tử hiệu chỉnh mắc ĩíối tiếp với tải (phương pháp này cho hiệu suất cao hơn nhưng khả năng chịu tải thấp hơn) vằ kiểu song song khi phẩn tử hiệu chỉnh mác song song với tải (phương pháp này cho hiệu suất thấp hơn nhưng khả nãng chịu tải tốt hơn).

19. Bộ ổn áp cổ thể thực hiện dưới dạng mạch rời dùng điốt Zener (D^) dùng tranzito kết hợp với hoặc kết hợp thêm IC tuyến tính làm nhỉệm vụ so sánh và khuếch đại hiệu số hoặc có thể dùng hoàn chỉnh là 1 vi mạch ổn áp (kiểu cho 1

giá trị điện áp ra cố định hay gỉá trị điện áp ra cd thể thay đổi được nhờ mạch hồi tiếp bổ sung từ ngoài). Khi tính tọán bộ ổn áp tuyến tính cẩn chú ý các tham số sau :

a) Giá trị hệ số ổn định s và điện trở ra của bộ nguổn ổn áp.

b) Các giá trị điện áp 1 chiều sau chỉnh lưu (co hoặc không cd lọc tụ) và giá trị dòng 1 chiều cực đại của nguổn.

c) Lượng sai số A của điện áp 1 chiẽu lối ra do cácyếu tổ sai lệch của mạch (sai số điểm O) hay đo nhiệt độ của môi trường thay đổi gây ra.

20, Bộ chỉnh lưu cd điều khiển được giá trị điện áp (công suất) 1 chiều và tải khi thay thế các van chỉnh lưu dùng điốt bán đẫn bằng các van 3 cực thiristor ở các vị trí tương ứng của các sơ đồ chỉnh lưu đă cổ. Khi đd tùy theo thời điểm xuất hiện xung điểu khiển đặt tới cực điểu khiển mà thiristor sẽ mở (thạm giá vậò quá trình fían điện) sớm hay muộn và do vậy thay đổi được giá trị trung bình eửa điện áp hay công suất đưa ra tải. Người ta cd thể kết hợp 1 cặp thiristor mác song song đối nhau để thực hiện quá trình điêu khiểĩi này theo cả 2 chiéu nán điện (Triac). Để tạo các xung điều khiển van thiristor, cần dùng các sơ đổ tạo dạng xung (đồng bộ hay không đồng bộ) và sơ đổ dịch pha riêng cho mạch điéu khiển bên cạnh mạch chỉnh lưu.

14

Churơng 2

BÀI TẬP PHẦN I CÓ LÒI GIẤI

a) Xác định dạng đặc tinh truyền đạt (lí tưởng) của mạch U2 (Uj) theo các tham số đã cho.

b) Vẽ dạng U2 (t) phù hợp với dạng Uj(t) sau khi qua mạch.c) Tính các tham số của điện áp ra U2 (t) : Biên độ đỉnh

(dương và âm), thời gian trễ pha đầu và độ rộng xung.Bài giải :

a) Xét hoạt động của mạch trong 1 chu kì biến đổi của Uj(t) (xem Đhình 2,2a). Xét trong từng đoạn : trong khoảng 0 < t < t,

^u ,( t )

yR

ĩ- T £

u^(t)

Hình 2 J

trong khoáng u < t < tp co giá trị nhỏ hơn E = ± 2V vì thế điốt bị khda và trên R không cố dòng chảy qua (điốt là lí tưởng) do vậy U2 = E = hằng số. Tiếp theo, trong khoảng < t < Ì2 ,U | ( t ) có g i á trị lớn hơn E, Uj(t) ^ E, điốt được phân cực thuận, với già thiết điốt lí tưởng (tức sụt áp 1 chiều lúc mở trên điốt bàng 0 ), ta cđ hệ thức gần đúng : U2 (t) = U|(t). Trong khoảng Ì2 < t < T, điều kiện Uj(t) < E được thỏa mãn nên điốt ở trạng thái khđa, U2 (t) = E.

b) Vậy mạch đâ cho hạn chế biên độ điện áp tại ỉối ra ở mức ngưỡng E = +2 V, là ngưỡng dưới nên cổ tên gọi mạch hạn chế dưới. Đổ thị đặc tuyến truyền đạt của mạch được vẽ trên

15

ơi,ư ^ ừ )

3)

\ ■ ? r15 A 4 -

■ÌQ

> t(ms')

Hình 2.2

hỉnh 2.2a. Dạng đổ thị thời gian của iÌ2 (t) vẽ trên hình 2.2c (đường đậm nét).

c) Tính các tham số của U o ( t ) : từ hlnh 2.2b suy ra biên độ (đỉnh) phía trên U2^ “ Im “hạn chế E = +2V. Chu kỉ T2 = Tp Thởi gian trễ pha đẩu của xung ra Ư2 (t) được tính bởi : Khoảng tj suy ra từcách tính tam giác đồng dạng OAB và OA’B’ (hình 2.2c)

OB’ A B’OB “ AB ° ® ’

OB = T j /4 = 7,5ms = T2 / 4

AB = L-^ = +6 V A’B’ = E = +2V

A’B’ . OBthay vào ta cđ = AB

2V .7,5m s 7,5 _ ^tj = -----— ----- = ms = 2,5mố

Độ rộng xung r của U 2 (t) được tính bởi :

T = t2 *“ t j .

Vì lí do đối xứng nên = 2 2 t j

r = 15ms - 2.2,5ms = lOms.

Bài tập 2.2. Cho mạch hình 2.3 với giả thiết điốt hạn chế là 1 nguổn áp lí tưởng lúc mở cố giá trị nguồn là = -fO,6 V,lúc khóa là phần tử cđ (nguổB dòng lí tưởng vớigiá trị dòng ngược 0). Giả thiết R < < E = ±2V.Điện áp vào Uj(t) có dạng xung tam giác đối xứng qua gốc tọa độ cổ chu kì Tj = 20ms, biên độ = ±5V.

a) Giải thích hoạt động của mạch dưới tác động của Uj(t) xét trong 1 chu kỉ Tj.

b) Vẽ dạng đặc tuyến truyễn đạt điện áp lí tưởng của mạch đã cho. Xác định dạng U2(t) theo Uj(t)

2-BTKTĐT.A 17

ü.

/Ç-o------r

Đ+ Y

Hình 2.3

c) Tính các tham số của điện áp ra U2 (t) : chu kì, biên độ, các thời gian xung.

Bài giải :a) Để giải thích hoạt động của

sơ đổ, ta vẽ dạng u^(t) và đặt giá trị E = +2V trên đổ thị này xem hình (2.4a). Xét trong từng khoảng thời gian tính từ gốc ta cổ :

• Trong khoảng 0 < t < tp có điều kiện < E, vì E nối tới katôt của điổt nên khi đđ điốt bị phân cực ngược và nhánh cđ điốt, nguồn E bị cắt khỏi mạch, với giả thiết R < < thìU2 (t) Ä Uj(t) vì giảm áp do Uj(t) gây ra trên R cd thế bỏ qua.

• Trong khoảng tiếp theo tj < t < cổ điêu kiện Uj(t)> E, điốt được phân cực thuận và chuyển sang chế độ mở với Uị) = 0,6V và nội trở (của 1 nguồn áp lí tưởng) bàng 0. v ì thế U2 (t) = E 4- ; U2 (t) = 2 + 0,6 = 2,6V = hàng sổ.

• Trong khoảng còn lại t2 < t < Tp điều kiện Uj(t) < E lại thỏa mãn nên điốt ở trạng thái hở mạch, ta lại cd U2 (t) =U j ( t ) .

b) Kết hợp các kết quả trên, ta nhận được đổ thị hình 2.4bđối với đặc tuyến truyên đạt điện áp (lí tưởng) của mạch đã cho. Dạng của U2Ìt) suy từ hai đồ thị hình 2.4a và 2.4b được vẽ trên hình 2.4c. Đây là dạng mạch hạn chế phía trên kiểu song song ở ngưỡng E = +2,6V.

c) Tính các tham số của điện áp lối ra U2 (t) : Chu kì T2 == T| = 20ms (từ đố thị hình 2.4). Biên độ đỉnh phần dương bàng mức hạn chế trên : Ư2 „ = +2,6V, biên độ đỉnh dưới bàng

biên độ ^^2 ^ = -5V). Độ rộng sườn trước xung Ujít)

iruđc “ ^1 thức đổng dạng của các tam giácOAB và OA’B’ :

18 2-BTKTOT-B

I lình 2A

OB’‘OB

OB

A’B’AB với OB’ = t

2 0 ms5ms

A’B’ = E + uD +2 ,6 VAB = Ư,„ = +5V

Suy ra. OB _ 2,6V. 5ms

- 2 ,6 msAB 5VVậy thời gian sườn trước của xung U o(t) là tj = 2,6ms.Độ rộng đỉnh xung được xác định bởi r = vì lí do

đổi xứng (xem hình 2.4c), ta có :

2 0 ms- 2 . 2 ,6 ms

2 ■ ''I 2

= lOms - 5,2ms = 4,8msBài tập 2.3. Hình 2.5 là 1 sơ đỗ ổn định điện áp đơn giản

dùng điốt Zener, Các tham số quan trọng của là : điện ápđánh thủng u ; = Dòng làm việc (ỉà dòng ngược l 2 )và điện trở động của điốt R ; biểu thị sự biến thiên AU^ theo AI -

Izniạc = 60mA; = lOmA;E = 420ỵ = Ư2 = +12Ỷ; = 7Í2,Rj = 240Q.

a) Xác định giá trị điệntrở Rị, giá trị điện áp gợn sdnglối ra.E

•+*

-

b) Tính các độ ổn định dòng tải và độ ổn định theo điện áp vào khi AE = 10% E và Alt = 50mA,

Hình 2,5Bài giải :

a) Khả năng cho dòng tải tối đa được đánh giá bàng hiệusố :

20

'/max " I/.min = - lOmA = 50mA.Với R, = 240Q và E„ = Uy = 12V, ta có

U-:- R

z 12V2 ^ = 50niA > = lOmA

ưR. = 1

R, E - u .z

R,

20V - 12V 50mA + lOmA = 133Q

b) Tính hệ số ổn định của mạch :

AE := 10%E - 10% X 20 ? = 2V

AlR AE/Rj = 2V/Ỉ33Q 15mA

AE„ = AU^ = Aljị.R^ = 15mA.7Q= lOõroV

Theo định nghĩa, hệ số ổn định đường dây (khi E biến thiên 1 0 %) :

( 1)

và hệ số Ổn định tải (khi Al, = •

Stài =AE,

= ^ . 1 0 0 %o

(2)

Áp dụng các hệ thức định nghĩa ( 1 ) ta có :

lOõmV X 100%Sdd = 12V

Như vậy khi AE ở lối vào thay đổi 10% giá trị danh địnhcủa nó thì AEj,ị = AUỵj biến thiên lOõmV.

• Khi gia số biến thiên dòng tải Alj = 50mA thì AI^ == 50mA, do vậy :

AEo AU^ = Aỉy.Ry = 50mA.7Q = 350mV

Từ hệ thức định nghĩa (2), ta co ;

2 1 '

350mV X 100% 12V = 2,9%, tức là khi dòng tải biến đổi

AIj = 50mA thì gây ra lượng biến đổi điện áp ổn định (sai số)là AEq2 = = 350mVZ2

• Các giá trị được gọi là tác dụng đường dây và là tác dụng tải của bộ nguổn ổn áp đã cho.

• Điện áp gợn sọng đặt vào bộ ổn áp dùng hình 2.5được san bằng trên và Rj nối tiếp nhau, ta ndi tác dụnglàm suy giảm điện áp gợn sổng của với hệ số suy giảm là :

Từ đổ tại lối ra điệĩi áp gợn sóng còn lại là :Rz

= 2V7Q

133Q + 7Q lOOmV.

Bài tập 2.4. Hình 2.6 là 1 tẩng khuếch đại điện áp tần thấp ghép RC mác theo sơ đổ E chung. Biết

E = +12V ; Rj = 20kQ, R2 = 4kí2R3 = 4kQ ; R* = IkQ, /3 = 99

a) Xác định chế độ dòng điện và điện áp 1 chiểu trên cáecực của tranzito.

a.p -

c.

r ' 'V

'b ^ĩ £

R

E

T

' 3

Hình 2.6

b) Biết R, = 8 kQ. Xác định giá trị tải xoay chiéu và tải 1 chiẽu của tẩng khuếch đại. Vẽ đường tải 1 chiều của tẩng khuếch đại và vị trí điểm iàm việcQa -

c) Hãy phân tích ảnh hưởng của Cj, C2 và tới dạng đặc trưng tần số của táng khuếch đạí.

So sánh dạng đậc tuyến này khi cđ và khi không có C3 trong mạch

22

d) Khi -*> 00 hệ số khuếch đại điện áp khi không tài của mạch đo được = 84, xác định hệ số khuếch đại điện áp khi mác tải cổ giá trị = 12kQ tại lối ra.

Bài giảỉ :

a) Tính các giá trị dòng và áp 1 chiều trên các cực của tranzito

• Vì dòng điện riên (xem hình 2 .6 ) :

= R, + R2 • ^ = 20kQ + 4kQ

0 Để traiizito ở chế tíộ khuếch đại không méo (chế độ A)chọn = 4-0,6 V (với tranzito loại Si)

Do vậy := Uß - 0,6V = 2V - 0,6V = 1,4V

• Từ đđ các dòng 1 chiểu ỉỵ:, và îç được tính như sau :

T _ _ Ì llY _ 1 AK ~ “ IkQ “ ’

T = = 1.4mẢ . . .» ~ (1 + ß) ~ ( ỉ + 99) “ ^

~ ~ “ l,4ĩiìA - 0,014mA = l,386mA.• Điện áp 1 chiều trên Colectơ : = E -

ư c = 12V - l,386mA.4kQ = 6,456V.b) Tải 1 chiêu của tầng khuếch đại bao gổm R3 và

Rj. = R3 + R4 = 4kQ + IkQ = 5kQTài xoay chiều được tính bởi R3 nối song song với R| .

R,- =R 3 II R, = 4kQ II 8 kQ « 2,67kfì.

Đường đặc tuyến tải 1 chiễu được xác định từ phương trìnhđặc tuyến vonampe mạch ra :

Uçp.. = E - Iç{Rç + Rj.)= E - 1 ” ( ¿ 3 + R4)

23

Hình 2.7

khi - 0 đường tải cát trục hoành tại điểm hở mạch= E = +12V

nin

Khi IĨqp - 0 (tranzito ở chế độ ngán mạch) cổ dòng Colectơ cực đại :

E 12VI___ = = •—r'- . T7;: = 2,4mAcngm R3 + R4 4K + IK

Vậy đường tải 1 chiêu đi qua 2 điểm [2,4mA, OV] và [OmA, 12V] (xem hình 2.7).

Tọa độ điểm xác địĩĩh bởi 2 giá trị = l,386mA và

U^, = u ,. - u . = 6,456V - 1,4V = 5,056VCE,- ịA ) ^'(A) ^-(A)

c) Các trị sô' của Cp C2 và C3 ảnh hưdng tới vùng tẩn số thấp và do đó tới dải tấn của bộ khuếch đại.

• Điéu kiện lựa chọn các tụ C|, C2 và C3 là trỏ kháng của chúng phải đủ nhỏ so với các phẩn tử liên quan :

12 ?ĩCinC, min 1 min I 2jif ■ c .

Từ đó, nếu giá trị Cj, C2 hoặc C3 chọn nhỏ thì tại vùng lân cận các giá trị vế trái không đủ nhỏ tạo ra các tổn hao xoay chiều trên chúng và do vậy làm giảm hệ số khuếch đại.

24

Còn khi chọn đủ lớn thì hệ số khuếch đại ít bị giảm hơn, tanhận được đồ thị hình 2 .8 a.

• Khi độ cách li 1 chiêu của các tụ Cp C2 , C3 kém đi (dòdòng 1 chiểu) sẽ xày ra sự chuyển dịch điểm làm việc (chế độ)1 chiều đã tính được ở câu a) và do vậy gây sai lệch chế độxoay chiều không mong muốn.

• Riêng với tụ Cy khi không cd C3 và khi cổ C3 đặc tuyếntẩn số có dạng ở hình 2 .8 b. Khi không cd tụ C3 , xuất hiện hồi tiếpâm dòng điện xoay chiểu trên và làm hệ số khuếch đại A gỉảmmạnh, tuy nhiên dải tẩn số khi đd được mở rộng hơn trước.

, Khi c¿ lớn

0

Khi Cf J c¿ hoăc Q n h ỏ

<?)

A

LK hi co ĩ ụ C-ị

Khi không cótựịCịL

> -

b)Hình 1 8

d) Hệ số khuếch đại điện áp của sơ đổ EC (hình 2.6) được tính theo :

A = ß .R e II R ,

r ^ T r ngvới R là trở kháng của nguồn tín hiệu Suy ra hệ thứctính :

Rc

ngA

Từ hai hệ thức trên, lập trị số có :0

25

ỏ đây nếu thay = 84 ; Rj = 12kQ ; = R3 = 4kQA 4kQ // 12kQ 3kQ

ta nhận được 84 4kQ 4kQ84 X 3

Suy ra A = —r— = 63 lẩn

I3

Uu

R, c- 0

8ì l

T

C:

R.

Bài tập 2.5. Hình 2.9 là một bộ khuếch đại điện áp 1 tẩng ghép RC, kiểu c chung^ tần số thấp. Biết các tham số của mạch : E = 'fl2V.

Rj = 300 kQ,= 2,7 kQ,

^ = 99 ; chọn Ube = 0,6 V

= 1/S ; r^iE) = 300kQ.

a) Xác định các giá trị dòng điện và điện .áp trên các cực của Tranzito.

b) Biết =2,7kQ ; xác định tải 1 chiễu và tải xoay chiêu của tầng

khuếch đại. Vẽ đường tải 1 chiểu và điểm làm việc tĩnh Q^.c) Xác định các tham số Ai và Au của sơ đổ đă

cho.Bầỉ giải :a) Tính chế độ 1 chiều của t?anzito : từ hỉnh 29 cđ

Ig Rj + UgỊv ^ ® ~

1 2 ^ - 0 ,6 '

£

Hình 2.9

^-1 ' ^ ' H

ta nhận đu,c I„ = = —

1 1 ,|V

+ 1 0 0 . 2,7. 1 0 ^

I = - i M _ 570. 10

= 20 fiA.

26

Điện áp colectơ - 1 2 Vu., = E - I„ R. = 1 2 V - 2 0 .1 0 '" , 300.10'^ = 6 VH ' •'1

0,6V = 6 V

99.20.10'*

0,6V = 5,4V.I(, = = 99.20.10'* = 1,98 niA.

hi — Iq “ 2mA.b) Tải 1 chiêu cùa tầĩig khuếch đại chính là điện trở R2 =

= 2,7 kQ. Tầi xoay chiều được tính bởi :

= R2 // = 2,7 kQ // 2,7kQ = l,35kQ.

Đường tải một chiệu xác định từ phương trình dòng 1 chiêu mạch ra : E = u^ỵ: -f Ip R2 hay = E - 1 ị7K2

Biểu diễn phương trình trên đặc tuyến ra sơ đổ c c ta cd hình 2.10. Tọa độ các điểm cắt trục điện áp và dòng điện được xác định khi cho = 0 và = 0 ta cổ

hở mạch = E = 12V

Engán mạch = — = 4,4mA

K 2

Tọa độ điểm làm việc tỉnh :

(6 ,6 V ; 2mA)

c) Tỉnh các tham số của mạch :

Hình 2 J0

27

• Điện trở vào :« (1 + /3) (R|, // Rj)

= 100 (2,7 kQ // 2,7 kQ)= 135 kQ.

Nếu để ý tới ảnh hưởng của Rj và rj,(E) tới điện trở vào ta có hệ thức 2-143 -SGK

= Rj // (1 + i3) (Rj.. lì R,) // r XE)= 300 kQ // 135 kQ II 300kQ« 73 kQ.

• Điện trở ra của mạch được tính theo hệ thức (2.149. SGK)

1 ^Tn f|-: = II " 1--

kTVới.U-p = — = 26mV tai nhiêt đô 300"K (27"C)

1 q26mV

Ip = 2 mA ta có R = 2,7kQ //‘ 2mA« 13Q.

• Hệ số khuếch đại dòng điện của sơ đồ tính bdi hệ thức (2.147) SGK : (ở đây ta dùng thay Kị và \ thay K J

Kp//R,Aị = (1 + ß) ò đây = R2

, 2,-7kQ / / 2 ,7kQ ,A, = (1 + 99) ( “ lí„ .

• Hệ số khuếch đại điện áp được tính theo hệ thức (2.148) SGK

ở đây Rj g là nội trỏ của nguổn tín hiệu vào. Nếu coi Rj,g "KRy (n ^ ồn điện áp lý tưởng) thì

28

^ (1

mặt khác Ry — (1 + /ỉ) (Rj, // Rj), do vậy — 1Bài tập 2.6. Cho mạch điện 1 bộ khuếch đại vi sai 1 tẩng

hình (2 .1 1 ) gọi là 1 vonkế khuếch đại visai, tải là 1 đổng hổ được nối trên nhánh cầu giữa 2 colectơ.

PỊ. ------ ------------o :....Rt,

----------------CZZ]------------------- r

^ [*-^5r R m ^ t L

I q 1 ỷ— 0 — 0 — 4=}— ( ¿ M ị I r

Ỳ ’ ' / 7 ' X ' ^

■ O - E

ỉỉình 2.1 ì

Biết R2 = R5 = 4,7kQ

R3 = 500Q

R4 = 3,3 kQ

E = ± 15V

Chọn = 0,7V

a) Giải thích hoạt động và phân tích tác dụng các phần tửcủa sơ đổ hình 2 .1 1 .

b) Xác định các giá trị điện áp và dòng điện 1 chiều trongmạch khi = 0

29

Alỉị ịc) Với = lOmV ; biết r^p = = 2kQ.Aíg

ß = 100. Hãy xác định điện áp đặt lên nhánh cố đồnghổ đo {giữa hai coỉectơ của Tị và To).

Để cđ dòng qua đồng hổ là = ImA cẩìi chọn điện trở sun cd giá trị bao nhiêu trong trường hợp này khi biết R = 500Q.

Bài giải :

a) Tranzito Tp T2 cùng các điện trở R2 R5 và trong mạch hỉnh 2 .1 1 , tạo thành 1 bộ khuếch đại visai. R3 là điện trở điều chỉnh cân bằng cho mạch visai nhờ đạt được trạng thái cân bằng tải và do đđ đạt được U J = u ^2 ~trở Rp và R4 tạo nên dòng phân cực 1 chiều cần thiết cho Tj và T2 ở chế độ. khuếch đại A. Điện trỏ còn gây hổi tiếpâm đối với cả hai tranzito Tj, T2 vễ dòng 1 chiều cũng nhưdòng tín hiệu nhờ đđ nâng cao chat lượng ổn định và điện trở vào của sơ đồ.

Từ hình 2.11 với giả thiết = 0, điện áp vào Uy tác dụnglên Tj thì hiệu số 2 điện áp bazơ được khuếch đại và tác dụng tới đổng hổ đo.

• Trường hỢp khi cả hai bazơ của Tj và T2 đêu ở mức 0 thì sụt áp trên R4 là :

Up - 0 Ugg ( E)4

dòng qúa là Ip + và Ip = Ip

( E E,)T -- ĩ Ä ____L.c, “ ~ 2

Sụp áp trên tải Rjj.ị J và 2 Rjj

“ c2 ^l2

trong đó Rjị = R2 + 0,5 R3 và Rj2 = Rj + OjSRj.Điện áp trên mỗi colectơ là :

30

Uc, = E - ; u , , = E - 1,2 R,2

trên mạch đo nhận được == - u ^2

lúc = 0 thì I,,. = 1^2 do đtí U , 1 = u , 2 ; u , , = 0

• Khi > Ọ Iß tăng lên, giảm đi do đd Rjj táng

lên và giảm đi, còn 1 2 ^ 1 2 đi và do đđ ư ^2

^ra thuận với hệ số khuếch đại của mạch, theo kếtquả lý thuyết :

ta có : A = yS . ^ từ đây = A .u ,,„^vào

(với là điện áp hiệu số giữa hai bazơ của Tj và T )b) Khi Uß = u,. = 0 và = 0

OV-Uịịf.. - ( - E ) 0 -0 ,7 V + 1 5 V ,II.' + Ip = ---------- 5 ---------- = ----- gT- ----- = 4,33 mA

'-1 R4 3,3 kQ ’

4,33do đó I,.- = Ip = „ mA = 2,1 ”7 niA.

‘■'1 ‘ -2 Ằ

cl ~ c2 ~ ~Ur,, = = I, . (R2 + O.SRj) =

= 2,17 mA (4,7 kQ + 500 Q/2) = 10,7V

Ư J = = E - Uị = 15V - 10,7V = 4,3V

c) Hệ sô' khuếch đại điện áp hiệu số (visai) của mạch được xác định như sau : (ở đây ta dùng A thay cho K)

A = ß — với ß = 100«V

Rj = 4,7kQ + 500Q/2

Ry = Rßj, = 2kQ4,7 k Q + 250 Q

Tầ có A = 100. ------ = 247,5 lẩn.

Điện áp ra là : = A

31

= 247,5 lần X lOmV = 2,475 V

Đây chính là giá trị điện áp đặt lên nhánh cầu có đổng hổ đovới dòng điện ở nhánh này là = ImA. Điện trở của nhánh là :

Ur 2,475VR = Ro + = 7 - = = 2,475 kQs m ImA

Từ đó giá trị Rjj được tính là :R = R - R = 2,475 kQ - 500Q!S m ’= 1,975 kQ.

Phù hợp với hình 2.11 Rjj gổm 2 phần ; phẩn cố định và phần biến đổi. Do vậy ta có thể lựa chọn :

R = 1,5 kQ + 510QO '

trong đó = 1,5 kQ cố định, và R = 510fì là điên trở biến đổi.sv •(hoặc ngược lại phần 1,5 kQ biến đổi, 510Q cố định).

Bài tập 2.7. Mạch điện hình 2.12a và 2.12b là 1 tẩng khuếch đại kiểu c c dùng để đo điện áp trong các vôn kế.

a) Với mạch hình 2.12a, khi = 0 . Xác định và Up

và điều kiện để khi cân bằng (U^ào “ không có dòng qua đồng hồ (I^ = 0). Xác định tn khi = 5V (chọnUgp, = 0,7V và cho E3 = ± 10V).

b) Tính sai pổ % tại mạch ra do điện thế điểm p bị thay đổi theo lúc = 0,1mA, với = 2,7 kQ ; R5 = IkQ và = 2,2kQ. Để có sai số ^ 1 0 %. Cần giá trị max là bao nhiêu ?

c) Với mạch hình 2.12b người ta mắc kiểu visai cùng để khắc phục sai số vừa nêu. Xác định các giá trị ưp, Ij,. , Ip ,

và Ig khi = 0 (lúc cân bằng).

Biết rằng Eb = ± 12V ; Rj = R2 = 3,9kQ ; = IkQ= + 0.7V ; ß = 100 và = ImA.

32

0.

Bài giải :a) Xét mạch hình 2.12a

lúc = 0. Điện ápbazơ cua T lúc này là ov, do đó :

Uẹ = ưb - U - 0,7V = -0,7V,

BE ov

le

\

R,

R. + R,

I4

I

u,<2H* E

a R,

R4

R.

Điện áp trên điện trở emitơ R2 là :

Ư2 = Ue - (-E 3) == - 0 , 7 - (-10V) = 9,3V.

+Eb Tiếp điển\ di động của R5 được điều chỉnh để cho = u - Un. (để có I =p E ' m0), ĩnuốn vậy :

p + Rc + R ■( 5.2 ^6

u,uR.

í>) - EHinh 2.12

= 5V - 0,7V = 4,3V

= Ư2 = Ug - (-E 3 ) = 4,3V

'4 ' ■‘'•5= -0,7V.

ở đây 2 là phần dưới của Rj tính từ tiếp điểm,

y Re Khi đạt được điễu kiệnĩ —-o n à y = 0 khi = 0 .

“* • Khi tác động =5V,điện áp emitớ lúc này là :

(-10V) = 14,3V.

Điện áp tác động lên nhánh đổng hồ là :

Ura = Up - u„ = 4,3V - (-OJV)E p 5V.

Như vậy toàn bộ điện áp vào cẩn đo được đạt trực tiếp tới nhánh cđ đổng hồ đo do tính chất của tầng khuếch đại tải emitơ,

' không có thành phần nào bị tổn hao trên tiếp xúc bay.ơ-emitd

3-BTKTĐT-A 33

mở của tranzito. Điều này đúng với mọi giá trị mức khác nhauU^ào-

b) Sai số do điện thế Up thay đổi vì cđ dòng được tính bởi tỷ sô' quan hệ I„,/l4

2 OV .4 “ R^+Rj+R^ ~ 2,7H2+lkQ + 2 ,2 kQ

= 3,39 mA.

với dòng điện qua đồng hồ là = 0 , 1 mA. Ta nhận đượcsai sô' phạm phải do gầti đúng (bỏ qua dòng I ) khi tínhU p l à : ■

ImY = ^ 100% = 0,03.100% = 3%.

• Để y « 10% thì ^ 0,34 mA.muốn vậy Uj. ^ (Rj, + Rjjj)

< 0,34 mA. IkQ = 0,34 V. với tính chất của tầng tải emitơ : Uy « 340 mVc) Xét mạch hình 2.12b khi = 0 ; Ug = = 0

u = Uß =0 pUr = - ưgg - {-Eị,) = ov - 0.7 - ( - 1 2 V) = 1 1 ,3 V

^R, 11,3V^ = 1 ; ^ = 2,9mA

vì lý đo điêu chỉnh cân bằng (đối xứng) Ig = Ig = 2,9mA.

T = t .-(-E b ) 1 2 V -(-1 2 V )4 “ R4 + R5 + “ 2,7kQ + IkQ + 2,2kfí ’

(giả thiết Ig <5C I4 ).vói ß - 100 và Ig = 2,9mA và phương trình Ig = /?Iqị Suy ra :

3-BTIKTĐT-B

IIB

E 2,9mAT ~ “ 100 = 29 juA.

-+Q

giá trị này phù hợp với điêu kiện đã nêu : I| <3CBài tập 2.8. Hình 2.13 là 1 tầng khuếch đại điện áp tẩn

số thấp mác theo kiểu cực nguổn chung dùng JFET làm phần tử khuếch đại, cung cấp kiểu thiên áp tự cấp.

Biết E = +15V ; JFET có các tham số : Điện áp khđa kênh u = -3V, Dòng cực máng cực đại (lúc ƯQ5 = 0) Iqq = lOmA ; Dong làm việc Iq = 3mA ; Rj = 2,7kQ, Rq = IMQ, = ± 2V

a) Xác định các giá trị điện áp 1 chiéu trên các cực của JFET, tính các điện trd R Rq của mạch.

b) Tính hỗ dẫn s tại. điểm làm việc và biểu thị kết quả trên đặc tuyến truyền đạt của JFET.

c) Xác định hệ số khuếch đại Aq (khi Rj hở mạch) và A (khi có Rj) của mạch đã cho. Phân tích ảnh hưởng của C5

tới A (f). Tính Cg với ímin = = ll,5H z.

Bài' giải :a) Điện áp phân cực cực

nguổn được xác định từ hệ thức

c, Ổ D

su.r

c,

Hình 2.13

Ugs = ư /' 1V í )

Thay số liệu, ta nhận được ƯQ5 = -3V 1 = -l,36V

Điện trở cực nguổn để cung cấp thiên áp tự cấp ƯQ5 này đươc xác đinh bởi :

3Ỉ

Rs =GSI -1 ,36 |V

Ijj 3mA = 452 Q,

do giá trị Rq = IMQ đủ lớn và dòng Iq đủ nhỏ (< 10~^A) nên thực tế điện áp = -1,36V qua Rq đật toàn bộ đếncực cửa tạo thiên áp cho JFET. Vậy tọa độ điểm làm việc 1

chiều của JFET là : (3mA ; -1,36V)

Giá trị điện thế trên cực máng Uq được lựa chọn khi u^, sao cho với biên độ cực đại của điện áp ra ±AlJQmax = ±2V| = 2V điểm làm việc không vượt quá giới hạn uvà điểm gốc Uq5 = 0 của đặc tuyến truyền đạt, do vậy

vào

p

U J + 2 ÌA U o^ J'Up = i-3V | + 2 X 2V = 7V

Điện trở cực máng khi đó được tính bởi :

E -uRj) - D

ID

15V - 7V 3mA = 2,7 kQ.

b) Xác định hỗ dẫn của đặc tuyến truyền đạt Ip = ííƯQg) : theo định nghĩa ta có <xét với 1 giá trị cố định ƯỊjg)

dls = D

dUGS

xuất phát từ biểu thức ƯQg

giải ra Ip có :

Up a

u1 -

GSx 2u j

vi phân biểu thức trên theo biểu thức định nghĩa, ta nhận được :

21s = DO

ư(U os-U n) = u. VĩDO •

36

-3V \ÍĨÕmA.3mA = 3,7mAÍV.

Biểu thị các kết quả tính s, trên đặc tuyến truyén đạt ta nhận được hình 2.14.

Hình 2.14

c) Hệ SỐ khuếch đại không tải của sđ đỗ xác định bởi : (ở đây ta dùng A thay cho K).

aJ « -SR d

thay sổ vào ta cd :« -3,7 [mAA ] X 2,7 [kQ] = -10 lẩn,

Khi mác tải Rj = 2,7kQ ta nhận được tải xoay chiêu của tẩng khuếch đại là :

R,- = RỊy/IR^ = 2 , l k Q H 2,lkQ = l,35kQ

hệ số khuếch đại điện áp khi có tải Rị = 2,7 kQ là ;

A = -S.R ,- = -3,7 ^ . l,35kQ = '5 lẩn.

Để tính ta xét ảnh hưởng của tới đặc tuyến A(f) (khikhông tải) (h. 2.15) 1 cách lý tưởng hóa.

37

• Khi ĩ > Ỉ2 trỏ kháng Cjj đủ nhỏ để ngán mạch

xoay chiểu ( - < < R )\ 2 I 2 C ị . ^

vế

Hình Z Ĩ5

do đđ hệ só khuếch đại điện áp không tải tãng tới giá t r ỉ SRị như ta đã tính I A Ị = SRp = 1 0 lần.

• Khi f < tụ Cg đủ lớn để ctí thể coi bất đẳng thức

tức là Cj, hò mạch với các điện áp có tẩn số f < khi đo' hệ số khuếch đại (có hỗi tiếp âm dòng điện trên Rg đổi với dòng xoay chiều) xác định bòi :

. 2,7kQ , . „ , -Ao, = 5- = = 5,97 lẩn « 6 lẩn.* Rj. 452 Q

• Khi để ý tới ảnh hưỏng Cjj thì trd kháng mạch nguổn với dòng xoay chiều là :

1 R,■ i+ j c u R ,c ,

38

Từ đổ thị hình 2.15 với f, = o _ p

SRd^2- RD

Rg

với Ỉ2 = ll,5 H z = fmin ta có :s

2 7 1 . Ù

3,7mA 2 ; t . l l ,5 H z p

Bài tậỊ> 2.9. Mạch điện hình 2.16 là 1 bộ khuếch đại điện áp gổưi 2 tẫng khuếch đại dùng hai vi mạqh riốl í;heo kiểu 1. tầng khuếch đại đảo (ICj) và 1 tẩng khuếch đại không đảo (IC2 ). Giả thiết các IC là lí tưởng, R2 > > R3 ; VR = 50kQ

Ẽ = ± 12V ; = 20kQ ; R2 = 250kQ ; R3 = 5kQ= l5kQ ; = 165kQ. Uyào = 20mV.

- I I — VR

+£— -1 Ui

u, p2i I

/¿ Ị

Hỉnh 2.16

a) Thiết lập hệ thức tính A = Uj.3 /Uy Q.

b) Xác định dải Amin -ỉ- Amax và Uj.gmin 4- Uj.g max khiVR biến đổi 0 ^ 50 kQ.

c) Xác định khoảng giá trị VR để IC khuếch đại không bịméo dạng ? giải thích trên đặc tuyến Uj.g (Uy^p) của IC2

39

Bài giải :u u,r“ỉj 1

a) Theo định nghĩa A = • ^2 ^1 “ ũ~^vão Váo

Aj = —r- và do tính lý tưởng của IC2 (dòng điện dò Ip = 0) U| 2

ta coi Ip . R4 « 0, ƯJ =. Uj.

• Để xác định biểu thức của Aj và A2, ta thiêt lập cácphương trình dòng điện tại các nút Nj và N2 (h.2.16) :

Tại nút Nj : Ij - I2 - Iq = 0 Từ giả thiết ICj lý tưởng, ta có Iq = 0 và Ij = I2

. ^ v - U ni U^i - U mvới L = ----- — — ; L = -R, ■ ‘2

U . - U n ,thay vào, ta cổ ---- ------- = -----ĩiĩ------Rj

vì Up = 0 và ư^ị a= ưpj nên Uj^j » 0, dọ đó : ^

Mặt khác ƯJ có thể xác định theo Uj từ phưdng trình dòng điện cho nút M : lỳị + 1 2 = 13

do giả thiết R2 > > R3 nên I2 < < I3, ta cđ biểu thức gẩn đủng Iyj^ « I3.

xri- T T -VR - VR ’ 3 -

- w - = ^ 2)rút Uj^ trong (2) thay vào (1) ta nhận được :

(U, - ư^) R3 = U^‘ . VR.

Um = V Ĩ ^ - « 3 -

40

Ur Uj 1.R , ,R, (VR 4- R3) • “ 3 •

Ui (VR + R3 ) R2

' ũ ; ' r t ~ ỉ í

^2 , VR.“ rỊ" ( " 1 7 )

• Phương trình các dòng điện nút N2 cd dạng :

h - I5 - c = 0

do tính lý tưởng của IC2 , Iq ~ 0 và Uj^2 ^ u 2 =

ta cđ :

Ur-ƯN2 u 2 u ,-u , Ujp ~ p hay p — p (4)Kg K- Kg

Từ đó A, = —r được xác định từ phương trình (4) :u;

U r - U ’l R, u , R,------;— = o hay —r - 1 = = -

Uj 1 5 v \ 1 5

Ur , RôA2 = ~ = 1 + ^ (5)

Uj ^5

kết hợp biểu thức (3) và (5) ta cđ biểu thức hệ số khuếch đại toàn mạch là :

R2 YJJA = A, .A , = - ^ ( l + ^ ) . ( l + ^ ) (6)

b) Trong biểu thức (6 ) thay VR = 0 ta nhận được A min và do đó lối ra có Umin, thay VR = VRmax = 50kQ ta nhận được Amax và do đó lối ra có ưj.max ;

41

1 2 1 6ưj.min = ^ 1 + Uy = Amin, Uy

R. VR R,( ‘ " ậ

U^max = Amax . Uy Thay số vào các biểu thức trên, ta cd :

250kQ , 165kQ,* “ ‘" = ' M k Q ( ‘ - " 1 ^ )

= -12,5 . 12 = -150 lần.Suy ra u^min = Amin. = -150.20mV = -3V.

250kQ , 50kQ, . 165kQ,■ 2 Ì q ( ^ * 5 k Q Í ( ‘ - " l i n )

= -12,5 . 11 . 12 = -1650 lầnmax = Amax = -1650.20mV

= -33V.Theo giả thiết nguổn cung cấp cho bộ khuếch đại là E = ± 12V,

vậy điện áp ngưỡng bâo hòa tại lối ra đạt được khi IC2 rơi vào trạng thái bâo hòa cổ giá trị = +9V, = -9V (với các

loại IC thông dụng) hoặc = E - IV = l i v và = -E++ IV = - l i v (với loại IC chất lượng cao). Tầ chọn giá trị ±

= ± 9V.do vậy |U|jnax| :S 9V.

Vậy giá trị Uj.max đã tính trên (-33V) là không cố thực, trị số thực tế là Uj.max = -9V

c) Xác định khoâng giá trị VR để IC2 khuếch đại không bị méo. Muốn IC2 làm việc ở chế độ không méo điện áp tối đa đạt tới lối vào của IC2 là :

I U ^axl 9 V 9TJ _ TJ* _ ----- L--------- _ -------- I I - ------ _ J 1 . V

l í A, , 165kQ 12í 1 H---- ------

15kQ

42

ƯỊ = I V = 750 mV,

Khi đó hệ số khuếch đại Aj do ICj đảm nhận phải là

u ĩ 750mVImax ~ u ~ 20mV “

Thay giá trị này vào biểu thức (3) ta nhận được giá trị VRjj cần tìm, ở đó bất đẩu xảy ra bão hòa của IC2 :

R , V RA U = 3 7 . 5 = I - ^ ( 1 - ^ ^ )

250kQ ,20kQ ( 5k q ) ” ’

1 = 35kQ 12,5

V R= 3 - 1 = 2 hay VR = lOkQ.

0 IV dú

Kết quả : khi VR biến đổi trong khoảng 0 -ỉ- lOkQ IC2 làm việc bình thường, khi VE thay đổi trong khoảng (10 4 - 50)kQ, IC2 làm việc ở chế độ bão hòa gây méo tín hiệu nghiêm trọng. Điều này có thể được minh họa trên đổ thị đặc tuyến Uj.gAJvào của IC2 hình 2.17.

Bài tập 2.10. Mậch điện cho trên hình 2.18 là sơ đổ 1 bộ cộng không đảo dấu hai đẩu vào tác động đến các điện áp Uj và Uj. IC thực tế có dòng điện dò là

Iq = 5 nA (InA = 10'^A).

Nội trở các nguổn điện áp vào Uj và Uj là = Rf,g2 == IkQ.

a) Tìm hệ thức tổng quát xác định Uj.g theo Uj, Ư2 và các tham số điện trở của mạch khi coi IC và các nguồn Uj, Ư2 là lý tưởng.

b) Tính Upg trong trường hợp trên khi Rị = Rj = lOOkQ.

43

Hình 2.17

R3 = lOOkQ ; R4 = 200kQ

Uj = 15mV ; Ư2 = 35mV,c) Xác định thiên áp do tính không lý tưởng của IC và

của nguồn Uj, Ư2 tới điện áp vào và lượng điện áp ra sai sốđã được bù.

Bài giải :

a) Hãy xét trường hợp IC lý tưởng (Ip = = 0 ) và coicác nguồn điện áp vào Uj, Ư2 có nội trở Rj gj = Rj g2 = 0.

Tại nút p CÖ phương trình dòng điện :

Il + I2 ■ c = 0 với « 0 thì

Ij + I2 « 0

44

Hình 2.18

hayU i - U ,

R.+

u, -u„ 2 p = 0 ( 1 )

Xét tại nút N có phương trình dòng (h2.18)

hay :

I4 = I3 + 1; với Iq ss 0 c ó

I4 = h

Ura - U n Un

R, (2)

Ta rút Uj từ biểu thức (2) sau đó thay vào (1) với điểu kiện Uj » Up do tính lý tưởng của IC :

urauN

R4

R3hay =

ura

1 +R4

u

^ 1 ^ 2 , 1 1 .Rl R2 " ( Rj R2 )

R3

(R + R ) ư ra

Từ đây rút ra biều thức tính theo các số liệu đâ cho : ề

45

R ,R , R ,+ R 3 ra Rj + R2 ■ R3

/ . ^2, { Ri R2)

( - SRj R2 Uj + Rị Ư2

(3)

b) Tính giá trị khi Rj = R2 = R3 = lOOkQ . R4 = = 2 0 0 kQ.

Uj = 15mV ; Ư2 = 35mV. Đơn giản biểu thức . (3) trong điểu kiện này cđ :

( R3 ) 2ra (4)

Thay số liệu đã cho vào (4) cđ :200kQ, 15mV + 35mVu lOOkQ; 2

3.25mV = 75mV.c) Do tính không lý tưởng của IC và các nguồn U |, U-:, với

c : 5 : ; ; : * 4 ! L “ .

Xét khi cân bàng Uj = Ư2 = 0, có mạch tương đương hình (2.19).

Dòng định thiên Iq gây ra trênmỗi nhánh mạch vào một thiên áp bàng

■+Ioư y o - 2 Rngl)

thay các giá trị đâ cho ta nhận được :

46

U yo = 2,5.10"^ A. (IkQ + lOOkQ)1“ 4.2,5.10“^V = 0,25mV.

Điện áp lệch không đã được thiên áp đẩu vào UyQ bù quy€Ới đẩu ra là

ura.o 1 + R.

Bài tậ p 2 .11. Mạch hình 2.20 là 1 bộ khuếch đại hỗn hợp có thể sử dụng kiểu sơ đồ khuếch đai đảo hoặc sử dụng kiểu khuếch đại không đảo. Giả thiết n là một số nguyên dương lớn hơn 1 (n > 1 ) ; q là một số thực có giá trị trong khoảng0 đến 1 ( 0 q < 1 ) tùy thuộc vị trí điểm di động của biến trở R,o*

Hình 2.20

a) Xác định biểu thức tổng quát tính hệ số truyền đạt điện áp của sơ đổ hình 2 . 2 0 theo các tham số đã cho.

b) B iế tE = ± 9 V ;= 20kQ ; R =

= 440kQ ; với n = 45, Uj = 200mV. Tính khoảng giá trị II2 nhận được ở lối ra khi cho q biến đổi trong khoảng

0 ^ q ^ 1 .c) Xác định các khoảng giá trị của q, khi đ ó IC làm việc ở

chế độ bão hòa với mức điện áp ra ỏ một trong hai trạng tháiUmax = E - IV = +8 V-và U -^ = -E + IV = - 8 V.

47

Bài giải :

^2a) Để xác định biểu thức A = của sơ đổ (2.20), ta thiết

lập các phương trình dòng điện tại các nút p và N véi các chiễu dòhg điện quy ước trên hình vẽ :

Tại nút p :U , - U 0 - U

' p + — ^ = 0( 1 - q)Ro q 1^0

hay với giả thiết IC lý tưởng, U ỵ Ä5 Upj ta cố :

Ui - Un _

( l-q )R o qR^

....................... Uj - U n UnVới ^ 0 thì - ị —----------- ^ = 0 (1)o 1 - q q

Tại nút N ctí phương trình :

U i - U n 0 -U ^ ^ 2 -U nR/n R /(n-l) R

n .(U i-Ư N ) Ư N .(n -l) Ư2 -Ư N hay ----- ------- ----------^----- + R - - = 0

với R 0 ta nhận được ;n(Ui - Un) - (n - DỤị^ + Ư2 - = 0

hay iiUj - 2nUnj + Ư2 = 0 (2)Từ hệ thức (1) rút ra :

= ưp = qUj (;3)thay (3) vào (2) ta nhận được :

nUj - 2n.qUi + Ư2 = 0 -Từ đây Ư2 = 2nqUj - nUị

= n(2q - 1) Uj (4)Hệ s ố , truyền đạt điện áp của mạch, theo định nghĩa

bàng :

48

^ 2A = ỹ - = n (2q - 1) (5)

b) Tính khoảng giá trị của Ư2 khi q thay đổi 0 ^ q 1 : Từ biểu thức (4), có

Ư2 = n(2q - 1) Uị = 45(2q - 1) . 200mV

với q = 0 ta cđ Ứ2min = -45.200mV = -9V.

với q = 1 ta nhận được U 2 ĩnax = 45.200mV = +9V.

Tuy nhiên, vì u^min < = - 8 V và = +8 Vlà các mức điện áp băo hòa của IC nên thực tế tại lối ra chỉ nhận được các giá trị Ư2 cực đại về hai chiểu là = +8 V

và = -8 V

c) Để xác định các giá trị của q khi đđ IC rơi vào chế độ bão hòa, ta xuất phát từ biểu thức (4) với điêu kiện đặt vếtrái Ư2 = = +8 V

và Ư2 = = ““8 V, sau đd giải các phương trình này để tìmcác giá trị giới hạn của q :

= ” (2<i - 1) ■ u , <6)

U L a x = ” <2<1 - » u , ( ? )

Từ phương trình (6 ), thay số vào ta có :-8V = 45 (2q - 1) . 200mV.

hay : 45(2q - 1) = -4082q = 1 - I

1ta được nghiệm thứ nhất qi - ,Qlo

Từ phương trình (7), thay số vào ta có :+8 V = 45 (2q - 1 ) . 200mV.

4-BTKTĐT-A 49

hay 45 (2q - 1) = 40, 8

2 q = 1 + I

17ta thu được nghiệm thứ hai q2 = Yg.

Vậy khi q biến đổi trong giới hạn < q < q2

1 17(hay ^ < q < Ỷg)» khuếch đại tuyến

tính, còn khi q rơi vào hai khoảng :0 q < qj và q2 ^ q < 1

IC sẽ làm việc ở chế độ bão hòa và do vậy gây méo dạngcho Ư2 .

Bài tập 2.12. Cho mạch hình 2.21, biết E = ± 6 Y R2 == 15R^ = 5R^ và Ry = 2R^.

a) Tìm biểu thứcxác định theo

U y và các tham số của mạch.

b) Tính khi biết - 500 m v ; U y = 4 0 0 mV. C ò

nhận xét gì vé kết quả ?

Nêu biện pháp khác phục ?

Bài giải :a) Tại nút N, với

Hình 121

giả thiết IC lí tưỏng cd Ij

u' - u , 'ra N u N

R2 Roư. u.

TT = R = —- R ^ + R ^ ^ o - 16 ( 1)

(với giả thiết R2 = 15Rq)

50 4-BTKTĐT-B

llại nút p c ó ^

U , - U p ư y - u , ,hay : — jp-— = --------- —

U x - U p u -Up+ ----- = 05R 2Ro o

u u„

5 ^ 2

Do tính lí tưởng của IC : = Up, thay biểu thức (1) vàou U ^3 7

(2 ) ctí : 5 + 2 16 • ló “ ^

Từ đó rút ra biểu thức cần tìm với u„Ỉ€M

b) Với ư , = 500 mV ; U = 400 mV thay vào (3) cóX y

Ura = ^ {2.500mV + 5.40QmV)

= Y {IV + 2V) = 6 ,8 6 V

Giá trị này của lân hơĩi mức +E = 6 V do vậy IC làm việc gây ra méo dạng tín hiệu u (bão hòa)ra

Cấn tìm điéu kiên để u , , < u ! .,, = 6 V - IV = 5 V là mứcra ÍUOAbão hòa dương của IC. Đơn giản hơiì cả là chọn R2 ==

khi đo' : = y (IV + 2V) = 4,7V < ư,.+max

Bài tập 2.13. Mạch điện hinh 2.22 là sờ đổ tạo sóng hinh sin kiểu RC dùng cầu Viene - Robinson dùng trong dải tần số thấp. Với E = ±9V, Rj và R2 thay đổi đổng bộ từ 500Q đến5 kQ. Cj = C2 = 30 nF ; C3 = C4 = 300 nF và € 5 = 0 = = 30 nF.

a) Nêu điều kiện của sơ đổ để nhận được điện áp lối ra khác 0

'51

b) Xác định 3 bàng tần số của dao động tạo ra

c) Giải thích hoạt động của các mạch phụ bổ sung gổm R ,R , Đp R7 Rg và VR, IC2 .

Với u J = 5V, xác định R7Rg và VR để cđ = 0 0,1Vvà 0 ^ IV.

rsric

52

Bài giải :a) Các thành phần của mạch hình 2.22 bao gổm : ICp Rp

^ Ỉ 3 5» ^ 2 ’ ^ 2 4 6 ’ ^ 3 ^ 4 thành tầng chủ sóng tạo ra daođộng hình sin ở ba bãng (dải) tần số khác nhau tùy theo vị trí chuyển mạch Sj và trong mỗi dài tần số này, tần số của dao động được biến đổi đêu đặn nhờ Rj và R2 là 1 điện trở biến đổi 2 ngán đổng bộ. R3 R4 và IC| tạo thành bộ khuếch đại không đảo với hệ số truyền đạt điện áp

A = 1 + (xét khi chưa cố R , R , Đp Đ2 )

Các thành phẩn R5 , ^ 2 ^raiRg VR và IC2 để tạo ra ƯJ.^2 ^ chỉnh

biên độ theo vị trí VR.Muốn tạo được điện áp hình sin 0, niạch gổm ICp

R3, R^, R ị , C j , R2 và C2 phải đảm bảo được hai điêu kiện tự kích của mạch dao động là :

1) Đạt được cân bằng pha, tức là cđ mạch thực hiện hổi tiếp dương tạo và tình trạng tổng các góc dịch pha do IC và do khâu mạch Rj Cj R2 C2 gây ra tại 1 tân số nào đđ bằng 0 .

2) Đạt được cân bàng về biên độ, tức là hệ sổ khuếch đại của ICị phải đủ trội hơn hệ số làm suy giảm của khâu mạch

*Rj Cj R2 C2 .Cấu trúc đâ cho thỏa mãn cả hai điêu kiện đã nêu ở tại tần số

1 1

"o “ VrỊc^r^c^ “ RC(vì ta đã chọn Rj = R2 = R ; Cj = C2 = C)

Kết quả phân tích khâu mạch RjCjR2C2 cho ta1

a — J= a r c t g - y i vôi « = ™

- 7 = 4 - 7

53

Từ đd cho phép kết luận (pß iü} ) = o và ß{io^) = g..

ĩCị là bộ khuếch đại không đảo pha, do đđ tổng các gdc phatheo vòng kín do ICj và do RjCjR2 C2 gây ra bằng 0. ICj cd hệ

số khuếch đại A = 1 +

Vậy điêu kiện cân bàng biên độ đạt được khi ßiß ^ 1 khiđtí

R3 1 __r ) 3 ^ 1 hay R3 ^ 2 R4

lưu ý ràng các điểu kiện trên chỉ được thỏa măn ở 1 tẩn

số duy nhất là

b) Ấp dụng hệ thức tính tẩn số ta nhận được

với trường hợp Cj = C2 “ 30 11F, Rj = R2 == 5kQ biên tẩndưới của dải :

fmirv = ĩ;— oaÌ ĩ . = 1060 Hz = 1,06 kHz"'•1(1) 2ä . 30nF. 5kß ’

Khi Rj = R2 = 500Q ta nhận được biên tần trên :

^ ¿r 30ĩlF . 500Q

Khi chọn các tụ C3 = = 3 0 0 nF các giá trị giới hạn đătính trên giảm đi 1 0 lần do giá trị các tụ tăng lên 1 0 lần, dovậy : '

2 ĩ i . 300nF 5kQ = 106 Hz

^ ¿r 300nF500Q

Còn khi chọn Cg = = 3jMF ta nhận được

" 2s . ạwF . 5kQ54

2ĩc . 3ụF . 500Q Ba dải tẩn số máy phát sin tạo ra là ; dải (1) : 1,06 kHz ^ 10,6 kHz dải (2) : 106 Hz -í- 1,06 kHz và dải (3) : 10,6 Hz ^ 106 Hz.c) Vì biên độ của cđ xu hướng tiến tới giá trị ±E và

do đó bị méo dạng ở các giới hạn bão hòa. Để khắc phục ngưòita tách Rj thành 2 thành phắn Rj và Rg, các điốt Đp Dj mắc song song với : xét hai khả năng :

1) Khi biên độ U|.gj còn nhỏ, mức sụt áp trôn điện trở Rg chưa đủ mở các điốt (theo cả hai phía cực tính của U|.gị). Khi đó :

+ Rộ Rj + Rg

2) Khi biên độ đủ lớn, các điốt rẽ định thiên thuận (Đj mở khi Uj.gj ở bán kỳ âm, Đ2 mở khi Uj.gj ở bán kỳ dương với mức biên độ lớn), bị nối ngán mạch, do vậy

+ R,r R<5^2 = ẽ ; ^

biên độ ra được tự động kéo xuống (ổn định biên độ ra). ChúR5

ý là lựa chọn 1 + < 3 sẽ dẫn tới ICị không duy trì được

các dao động có biên độ lớn (nhưng những dao động cđ biên độ nhỏ khi đđ vẫn tiếp tục được tạo ra).

IC2 và các linh kiện kèm theo có tác dụng làm suy giảm cđ điéu khiển U 3 | thành u^ 2 - = 5V xem hình 2.23.

Do IC2 có cấu trúc là 1 bộ lặp điện áp nên = Uyj^

trong đó UvjỊ là sụt áp do dòng I3 gây ra trên phẩn dưới của VR kể từ tiếp điểm di động. Ta xét 2 trường hợp vị trí của S2 , với thang tối đa Uj.g2 thì VR ở trên cùng

- Khi Sj ở 1 (có cả và Rg trong mạch), lúc đó

55

Hình Z 2 3

Uyj = 0,1V (vị trí con chạy ở cao nhất)

: 5V - 0,1V = 4,9VƯR, + = ư,3, -

với dòng Ig = 1 0 0 ^A «sdj lúc đó chọn VR từ điểu kiện ;

0,1VVR = -ÌOQuA = IkQ

và + Rg4,9V

lOQuA = 49kQ

- Khi S2 ở 2 (Rg ngắt khỏi mạch) ; Uyjị = IV. Lúc đó :

uI3 =

VR

VRIV

lkfì = ImA

"7 , ‘

do vậy R, = -r— =3

Ur = - IV = 5V - IV = 4V.

4VImA = 4kQ

từ đó chọn Rg = 49kQ - 4kQ = 45kQ

Bài tập 2.14. Mạch điện hình 2.24a và 2.24b là các Sd đổ khuếch đại cung cấp không đối xứng. Nguổn cung cẫp E = ± 5 V, nguồn có nội trở = 0, dòng thiên áp của IC là

= 80nA. Thiên áp o của vi mạch UyQ = 2 mV.

a) Giải thích hoạt động củạ mạch, nhiệm vụ của Rjj. Tìm điều kiện cân bằng điểm o (lúc u Äf, = 0 ) của các sơ đổ ?

56

b) Khi = 45mV, đo được I Uj. 1 =540mV. Xác định các giá trị của điện trở trong mạch hổi tiếp âmRị và R2 của sơ đồ2.24a và 2.24b khi :

1) = 80nA ;2 ) = 500nA

Bài giải :

a) Hình 2.24a là 1 bộ khuếch dại đảo vối hệ số khuếch đại được xác định bởi

urau vào

R2R.

Khâu mạch R3, và Rj lấy trực tiếp 1 điện áp UyQ trên điện trở R3 bù với điện áp UyQ trên đẩu vào Ndo dòng Iq gây ra trên điện trở Rj. Điện trở

được điều chỉnh sao cho đạt được điéu kiện UyQ = UyQ (với hình 2.24a). Hình 224b lá 1 bộ khuếch đại thuận với hệ số khuếch đại xác định hởi :

u.=

ra /

« V à o V R |

Khâu mạch R3 , và Rị có nhiệm vụ tương tự sơ đồ (2.24a) là bù thiên áp 0 cho vi mạch sao cho đạt được điêu kiệnưyQ = UyQ. Điều trên chỉ đúng khi yêu cầu = 0 lúc vao

0. Tuy nhiêh, để u^g(t) nhận được tại lối ra có hai cực tính,

57

V Ecần thiết chọn mức và 1 chiêu khi bàng 0 là Do đd

ở đây cd nhiệm vụ tạo thêm điện áp phụ 1 chiêu trên cực p (với hình 2.24a) hay trên cực N (với hình 2.24b) để đạt được

1) Với hình 2.24a ta cd giá trị điện áp bù lấy trên R3 là :E.R, ER,

“ ỉ o =■ r ^ + r 7 + r 3 “ ẽ ; t ^

(ta giả thiết + R3 do chỉ cd tác dụng vi chỉnh), Thànhphẩn này qua mạch được khuếch đại thành :

4. 4. . 2\ Eu ;.o = ( 1 + , I (2 )

Thay (1) vào (2) ta C(5 ;

E.R3 R2 ER3 +R 4 ( Ri") " 2

R, R2hay : = 2 :ị“ 4* 1 = 2A + 1 (3)H3 Kj

2) Với hình 2.24b, R3 , tạo thành bộ chia áp tại lối vào :

^ vo = r ¡ T r J T r ^ • ^ 3 “ r ¡ T r ¡ • ^ 3

E.Rj ^ _ ER3 +R 4 ( rỊ“) = 2

hay điều kiện cân bàng tại lối ra khi cung cấp không đối xứng là :

ỏ đây là hệ sổ khuếch đại của mạch hình 2.24b đã nêu trên.

58

b) Với mạch hình 2.24a, hệ số khuếch đại của sơ đồ là :

= 12 lần R, lựa chọn cẩn đảm bảolUral 540mVTT A K. \ T ~U vào 45mV

thiên áp điểm o là UyQ = 2mV.

T, ^VO 2mV 2,10“ .Vây R| = -Ị-— = orìì: \ = 25.10 íỉ

‘ lo 80nA 80.10-"a

chọn điện trở Rj = 25kQ.

Từ đó suy ra R2 = = 12.25kQ = 300kQVới mạch hình 2.24b, hệ số khuếch đại của toàn sd đổ là :

=^vào ^vào ' ■ '’1( ' r :)

, , . 540mV _mát khác A = -“7 3 —Ĩ7 - = 12 lẩn45mV

Vậy : 1 + = 12 hay = 11JlV| Xvị

_ ^rO 2mV ^Suy ra Rj = ^ = = 25kQ

R2 = 11.Rị = 275kQTVường hợp dòng Iq = 200nA, tương tự ta nhận được các

kết quả Rj = lOkQ, R2 = 120kQ (với hình 2.24a) và Rj = lOkQ, R2 = llOkQ (với hình 2.24b).

Bài tập 2.15. Mạch hình 2.25 là sơ đổ một tẩng khuếch đại công suất đơn, ch^độ A. Biết ràng E = +20V, Rg = IQ,ƯCE bâo hòa = 2V ĩ = 2W.

a) Tính công suất cung cấp cho sơ đổ và dòng tỉnh

b) Xác định các tham số xoay chiêu của tranzito đưa ra :T * 1 1 * p^cmax > ^C Em ax » cmax*

c) Với Rj = lOQ, xác định tỉ số vòng dây n của biến áp.

59

Bài giải :a) Với hiệu suất năng

lượng của tranzito ~ po

và hiệu suất của biến áp là' Pt . ,

’ỉb .á p ^ ^ % = 0 >4 .c

%.ấp = : ta có hiệu suấtchùng của tẩĩig khuếch đại :

n = nc-nb.ắp = 0,4.0,9 == 0,36 Do vậy :

tmax 0,36.p„ hay p,, =imax

0,36 o2W0,36 = 5,56W.

. , . , , , Po 5,Õ6WDòĩig tính tại mạch colectơ : 1^^ ^ “ "2 ^

= 0,278A.

b) Các tham số xoay chiểu của tranzito :

Icmax “ 2 I c a = 2.0,278A = 0,556A.

Biểu thức với đường tải tĩnh của tầng khuếch đại :

ICA^ ^CE b.hòa

Rp, + R|

ở đây Rp là điện trở 1 chiều, là điện trở xoay chiêu doRj phản ảnh qua biến áp vễ mạch Colecta, (ở đây ta đă coi điện trở 1 chiều cỏa cuộn sơ cấp biến áp bàng 0). Ta có điện áp 1 chiều trên Côlectơ lúc = 0.*• vao

^CEA “ ( 1 -

60

Rị7 Rp Rp~ ) E + (1 - ^ ) . “ ƯCI,- ^R / 'Ri

= E.

. , 1 i*:vì ràng ------—5 — 1 — ^ (với R.; <3cRj)Kị, Ỵ>

( 1 + ^ ) ^

Ta có : Up,.. = 2E - Up,, = 40V - 2V = 38Vm ax ^ ' - b . h ò a

cmax 38V 0,556A cmax ~ 2\f2 ■ 2\f2 ~ 4 .V2 ■ \Í2

. s a ^ A ^

c) Từ hệ thức tính

E - Upp E - UppT _ _______"bhòa T3 ’ _ „ 2rj _ ______ p.hòaCA “ n . n ’ ; i i - - J

R£ + Rj CA

2 2 0 V - 2 Vthay số vào ta có Rị = n Rj = ~Q 278Â ~

60Qtừ đó R, = ^ hay n = ^ = ^ = 6

Suy ra hệ số biến áp n = y[6

Bài tập 2.16. Hình 2.26 là mạch điện 1 bộ khuếch đại công suất đối xứng chế độ B. Biết E = lOV, ri2 = 5, Iij = 1, Rj = lOQ. Tính các giá trị cực đại của : dòng tải, dòng Iß, Iç, điện áp U(.p, công suất tải Pp công suất nguổn và công suấttranzito đưa ra cho = ^ 2 = 1 0 0 -

Bài giải :

Vì Tị và T2 làm việc đối xứng ở chế độ B nên chỉ cần xét với 1 tranzito là đủ và khi đđ, lúc tham số của tranzito này là cực đại thì tham số tương ứng của tranzito kia là cực tiểu.

Giả thiết điện trở bản thân các cuộn 0 >2 J và 0 22 “thể bỏ qua. Đường tải tỉnh của hai tranzito sẽ dựĩig đứng songsong với trục tung tại điểm cd hoành độ = E do

61

/7,

u,I/o-

+£o-

/7:

/i7n/ỉ 2.26vậy điểm làm việc của chúng là = V çy = E với dòng

C(B,) = Ic(Bp = 0 .

Đường đặc tuyến tải động cd dạng nghiêng về trục tung với góc tỷ lệ với tải phản ảnh của về sơ cấp của biến áp ra làRị =

^CEj = E - - y

Trong đđ thành phấn số hạng đứng thứ hai là điện áp xoay chiều trên Colectơ của các tranzito :

1 = - r;(ì - và U- 2 + Rl(ic, - ic,)

ở đây R| = îijRj

Khi L = L thì theo nhận xét đâ nêu L = 0 vàmax

UcE, = u CElíáohòa= 0 (giả thiết lí tưdng). Do đó :

• ^cmax ~ ^ C E ( B ) “

6 2

Q . .„ . T - ® l O VSuv ra : 1 =Ky V A t. c* *Tm'AXc n ia x Ị Ị 2 5 . l O Q

lOV _ . = 40mA250Q

I■b.„ = > ■=

Dòng tải I, = - Ij.p nên

= 5.40mA = 200mA Công suất và tải sẽ là :

= ị E , - l L » = ilOÍỈ.200^ = 200mW

Công suất do nguồn cung cấp :

p » - § E . I e ^ = 2 5 4 , 8 m W

Công suất tiêu tán trên tranzito (giả thiết hiệu suất biến áp bàng 1 )

Pt = p« - p. = I E Ij .^ -_ E 2

“ĩ t * ^cmax *” ^2^t^cmax

ỠRưx rỵP j đạt cực đại khi -ỹ----- = 0, do vậy

cmax

E 1 2-rt T i\” JT 9 ^ 2 t cmax “

cmax

Từ biểu thức trên, ta tìm được giá trị I niax

Pt = Pxmax : C ax = - ^ • I số cần tìm :

p„ = ———^Tmax _ 2 _ 2 p 7Z ĨI^Xvị

63

p1 max

1 0 ^.5^ . lOQ

40,57mW

Cẩn chú ý là cd thể thu được biểu thức kết quả PxmaxỡPrp

phương trình sau đổ thiết lập — ------- = 0 và giải^ CEmax

ra giá trị tại đó nhận được = Pjfnax'

Bài tập 2.17. Mạch hình 2.27 là sơ đồ 1 bộ nguổn chỉnh lưu bao gồm một biến áp, 1 bộ chỉnh lưu toàn song kiểu cầu và 1 mạch lọc.

,Iớ

max

fỉình 2.28

a) Hãy giải thích hoạt động của sơ đổ khi tải là tụlọc c

b) Biết Eq (giá trị trung bình) “ 20V, điện áp gợn sống tối đa là 1 0 %, tần số nguồn là 60Hz, dòng tải là lOOmA, xác định trị số tụ lọc nguồn c.

c) Hãy chỉ rõ tín hiệu ra của máy biến áp và của bộ chỉnh lưu.

Bài giảỉ :

a) Nhờ bộ chỉnh lưu toàn sóng kiểu cẩu, điện áp xoay chiểu tại thứ cấp biến áp được nắn thành các nửa chu kì dương lặp lại của

64

điện áp hình sin. Bộ lọc cổ nhiệm vụ san bằng các nửa chu kì đã chỉnh lưu để nổ gẩn dạng điện áp 1 chiêu hơn. Kết quả điện áp trên tụ c nhận được cổ dạng hình 2.28. Trong các khoảng thời gian gần đỉnh, tụ được nạp tới đỉnh điện áp ra (nhờ khi đó 1 cặp van mở) và nếu không cổ đòng tải, tụ sẽ duy trỉ điện áp ở mức đỉnh này. Khi cổ yêu cầu dòng It, tụ phống điện 1 phần giữa các đỉnh điện áp. Kết quả dòng từ bộ

• chỉnh lưu và từ máy biến áp có dạng là 1 chuỗi các xung xuất hiện tại các đỉnh điện áp. Điện áp ra cđ dạng là 1 mức trung bình Eq xếp chổng với điện áp gợn sđng Ugjj. Biên độ của sống gợn phụ thuộc vào dòng và trị số tụ c. Từ hình 2.28 ta cố các tham só sau :

Mức tối thiểu của điên áp ra^ ominMức tối đa của điện áp ra

TThời gian tụ phóng điện = - + thồi gian ứng với 0. Thời

T Vgian tụ nạp điện 2 ~ T ~ ^

thòi gian ứng với 90°, hay 1/4 chu kỳ). Do vậy ; =Eomax-sinö

E. ominhay 6 = arcsin ỹ-—-- ( 1 )omax

dUgsVới dòng tải coi như không đổi thì : = c ...— hay

Hệ thức (2) cho phép ta nhận được điều kiện để lựa chọnc khi biết các tham sổ liên quan.

b) Với các số liệu đã cho từ giả thiết, điện áp gợn sóng ư10.20

có giá trị : = 10% của 20V = = 2V

Do vậy = 20 - IV = 19V

Eoniax = 2 0 + IV = 2 1 VTiếp theo, xác định góc ỡ từ ( 1 )

5-BTKTOT-A 6 5

®omin . 19V Q6 = arcsin — — ; 0 = arcsin «5 65

omax

Chu kỳ của điện áp xoay chiều trên thứ cấp T = Ỵ với

f = 60Hz ta cổ

T = = 16,6ms = thời gian tương ứng với 360^. Vậy

thời gian tương ứng với 90^ là T/4, do đđ tị được tính bởi :

t, = — - (90° + 65°) = 7,16ms. Từ biểu thức (1) ta có* 360°

_ 100mA.7,16ms „c = -J— = ----- ^ ----- = 358iuFChọn tụ tiêu chuấn 350 ụFị35Y hay 400 ụFI35Y,c) Nếu chọn sụt áp thuận trên 1 van chỉnh lưu là Uị =

0,7V thì sụt áp trên toàn bộ mạch chỉnh lưu sẽ gồm 2 sụt áp trên 2 điốt nối tiếp nhau do đó là 2 U^.

Điện áp đỉnh lối vào mạch chỉnh lưu khi đổ xác định bởi :

+ 2Ud (3)Do vậy điện áp thứ cấp hiệu dụng của máy biến áp là :

u„d = ề = 0.707U,i„,

Điện áp ngược cực đại đặt lên van điốt lúc nó khda bàng giá trị (vởi sơ đổ chinh lưu hai nửa chu kỳ, giá trị nàygấp đôi). Dòng điện do máy biến áp cung cấp (gọi là dòng đỉnh lặp lại) tính bỏi : T và (xem hình 2.28). Vì Ij chảy liên

Ttục trong thời gian T/2 nên tụ phóng 1 lượng điện bàng I j . Ỷ

Culông. Trong thời gian tj, khi cđ dòng nạp lại I đỉnh, tụ đượcnạp lại 1 lượng (Ijjình 2 culông. Muốn tụ được nạp lại đầy mức

TCÛ th ì = I , . ị h a y (4 )

Ấp dụng (3) tính điện áp đạt tởi lối vào bộ chỉnh lưu.

1

5-BTKTĐT-B

U «-* = + 2U„ * 21V + 2.0,7V . 22,4V,Điện áp hiệu dụng trên thứ cấp biến áp ;

Uhd = 0,707.22,4V = 15,8V dòng ra hiệu dụng của biến áp : = lllm A .dòng lập lại đinh xác định từ Í2

Ì2 = thời gian ứng suất 90" - thời gian ứng với 65” 16,6ms

360”(90° - 65°) = 1,15ms từ (4) có ;

lOOmA. 16,6msỊ = ---- — = 0,722A‘’'"h 2.1,15ms

Điện áp ngược cực đại = 22,4V.Như vậy dòng lặp lại đinh có giá trị khá lớn hơn dòng tải

ra.Bài tập 2.18. Mạch hình 2,29 là 1 bộ ổn áp nổi tiếp. Biết

= 12,7V, Rj = 390Q ; Rị, = 12kQ ; R, = 240Q, điện ápnguỗn sau chỉnh lưu E = 21V khi I, = 0 và E = 20V khi Ij = 50mA. Tranzito silic có h ,, = 50,

o- T+.

•oUBE

‘ I 8

ã .

= 7Q.

Hình 2.29

í a) Tính dòng Ij, và dòng của tranzito khi ngat tảí và khi nối tải.

b) Độ Ổn định đường dây đ«tợc định nghỉa là (khị E biến thiên 1 0 %)

AESdd =

oE 1 0 0 %

()

Độ Ổn định tải được định nghĩa (khi AIj — :

67

AE^S = . ^ 1 0 0 %

Hãy xác định vậ Sị của mạch hình 2.29.Bàỉ giài :a) Khì ngát tải : “ Ußj; = 12,7V - 0,7V ^ 12V

'e = l ỉ =■ - 1 - A

ImA ^= ^ = 2 0 M

Điện áp rơi trên điện trở Rj là :Uj = E - = 21V - 12,7V = 8,3V

^R, 8,3V\ = = 21,3mA

Từ hình 2-29 có Ij = Iß ị ■

h = h “ Iß = 21,3mA - 20fxA « 21,3mA.

12V 12VKhi nffi tài : + - - = ~ + 2 4 œ =

Từ đđ dòng Ijj = == l,02mA“2 , ỉ

Ij = = (20V - 12,7V) / 390 Q = 18,7mA1 iXị

ta nhận được dòng qua Đj, là ly = ~

\ = 18,7mA - l,02mA = 17,7mAb) Xác định độ ổn định đường dây và độ ổn định tải Sj 1) Độ mất Ổn định của điện áp vào ;

AE = 10%E = 10%.20V = 2V

6 8

AEĐiểu này gây ra biến đổi dòng trên Rj là Alo =

1

2 V“ 3900 “

Độ mất Ổn định tuyệt đốĩ của điện áp ra AEq = AU^AU, = AIj ,Rj, = 5,lmA.7Q = 36mV .

36mV.100%Từ đây suy ra = ------ 2 V----- ^ 0,3%.

2) Độ mẩt ổn định tải : khi Ij = 0 thì = 21,3mA và khi I, = 50mA thì Ij. = 17,7mA

(từ kết quả của câu a) đã giải trên).AI = 21,3mA - 17,7mA = 3,6mAAE, = AU, = AI,.R,

ịờ đây bỏ qua các thay đổi của Ugp)AE = 3,6mA.7Q = 25,2mV

Từ kết quả trên :

s . = . 0 ,2 1 %

Bài tâp 2.19. Mạch điện hình 2.30 là 1 bộ ổn định điện áp kiểunối tiếp có sử dụng IC thuật toán để điều chỉnh được điện áp ra

a) Phân tích hoạt động của sơ đổ.b) Xác định giá trị điện áp ra cực đại và cực tiểu khi cho = 6 V, Rj = 5,6kQ ; R4 = 3kQ ; R3 = 5,6kQ

c) Già thiết E = 21V khi không tải và E = 20V khi có dòngtải Ij = 50mA ; = 390Q, = 12V.và = 7Q.

Tính các độ ổn định đường dây và ổn định tải S| của sơ đổ ?

Bài giải :a) Nhờ bộ phân áp R2R3 R4 , lượng mất ổn định AE^ (do dòng

tải Alj gây ra hay do điện áp vào biến đổi 1 lượng AE gây ra) được hổi tiếp về cửa N và so sánh với điện áp chuẩn Uj, đặt

69

Hình Z3Ồ

trên cửa R Sai số vê dấu và độ lớn của nố được IC phát hiện và khuếch đại lên đủ lớn (cùng cỡ với AE^ và ngược dấu với nd), sau đđ được T lặp lại nhờ mắc tải ở emitơ tại lối ra, nhờ vậy bù được nguyên nhân gây mất ổn định ban đầu.

Bộ chia áp R2R3 R4 cổ điện trở thay đổi và do vậy điêu chỉnh được 1 mức 1 chiểu đặt tới cửa N của IC qua đ ó dịch mức 1 chiêu tại lối ra của IC (cũng là mức 1 chiều của tranzito ồ cực bazơ) và kéo theo mức 1 chiéu tại lối ra tùy theo ý muốn tăng hay giảm.

Điện áp chuẩn được tạo ra nhờ R|Đz mấc theo sơ đổ ổn định song song kiểu Zener thông thường (xem ví dụ ở bài tập 2.3).

b) Tính các giá trị điện áp ra cực đại và cực tiểuE.omin

1) KW tiếp điểm của ở điềm B (đáy)

Ur3 = U , = U, = 6 V

và = l , 0 7 i n A

ưg = I2 (R2 + R4 ) = l,07mA (5,6kQ + 3kQ) = 9,2V

70

2) Khi tiếp điểm động của R4 ở điểm đỉnh A của R4 , ta có ;~ ^R, = U7. =

từ đó :

I, = (Uị + UjỊ )/(R4 + R3 ) = 6V/(3kQ + 5,6kQ)4 3

I2 = 0,7mA

u , = I2R 2 = 0 ,7 m A X 5 ,6 k Q = 3 ,9 V

E = u + U . = 6 V + 3 ,9 V = 9 ,4Vomin a b ’ ’

c.) Tính hệ số ổn định tải và ổn định đường day cùa mạch đã cho :

Độ mất Ổn định của điện áp lối vào : AE = 10% của E

10-20 “ 100

Giá trị này gây ra biến thiên dòng I là :

Từ đó suy ra = U 3 + = 9,2V + 6 V = 15,2V

từ đây suy ra độ mất ổn định điện áp tại lối ra :

AE = AU = 5,lmA.7Q = 36mV

AE 1 0 0 % 36mV100% „Khi dó s , , = E = 12V =

o

E - u ^Dòng qua điốt zener xác định bởi = — 15----Kj

Khi R, = 00 (1 , = 0) = (21V - 12V)/390íí = 23,lmA

khi Rj hữu hạn để lị = 50mA thì

= (20V - 12V)/390Q = 20,5mA

Al = 23,lm A - 20,5mA = 2,6mA

71

t ừ đây có A E q = AU = AI .R = 2,6mA.7Q = 18,2mV hay độ

ổn định tải : Sj =AE„(100%) ^ l8,2mV. 100%

Eo 12V = 0,15%

Bài tập 2.20. Mạch hình 2.31 dùng trong các bộ ổn áp vớidòng tải nhỏ (vài mA) nhưng độ ổn định cao.

a) Tìm biểu thức xác định theo các tham số của mạch.

b) Xác định dải điện áp và E đến E“ omax _ omin khi thay đổi VR biếtrằng : E = ±15V, =+6v7 U j3 = 0.6V ; Rj =6 ,8 kQ, R2 = í , 8 kfì ; VR= 2kQ

c) Xác định giá trị thích hợp của VR để nhận được Eq = +9V. Tính giá trị I2 và ứng vối trường hợp này, biết = 2mA.Hình 2.31

d) Tính sai số cực đại AEomax do

1) dòng định thiên vi mạch Ip = 500nA do tính không lí tưởng của IC gây ra thiên áp điểm 0 mà'chưa được bù.

2) nhiệt độ của môi trường tác động thay đổi trong dải -20°c đến +120°c, biết rằng hệ số nhiệt của các điện áp chuẩn là ;

a TD 2 ,0 5 .1 0 '¥ ’K0T ----- ' TZ gT

Bài giải .•

a) Hệ thức xác định Uj.g = Eq tại lối ra cd thể tìm từ hai cách ; hoặc viết phương trình dòng tại nút p và nút N sau đđ rút ra hệ thức tính hoặc dùng lí luận mạch khuếch đại IC.

72

ổ đây điốt Đ mác theo chiều mở cùng với ĐZ ở chế độ đánh thủng tạo ra 1 mức điện áp chuẩn tại lối vào p là

+ u ,)(Điện áp này được tạo ra nhờ qua R3 lối vào p được nối tới

đẩu ra có mức +E^). IC mắc theo sơ đổ khuếch đại thuận sẽ khuếch đại điện áp chuẩn này lên 1 số lần do các điện trở trong mạch hồi tiếp âm của IC quyết định :

VR + R

Từ đó, ta nbận được hệ t.hức :

VR +Eo = + R,

VR + R,= (U., + U d) ( 1 + - ^ ) (1)

Lưu ý rằng nhờ cách nối R3 tới Eq (chứ không phải tới E)hệ số Ổn áp đường dây của mạch được tăng lên đáng kể và

bàng s = G . . xro ^ đổng pha của ICxiọ ' ▼ K đang sử dụng)

b) Xác định dải điện áp ra đến :

Thay các số liệu đă cho vào hệ thức ( 1 ) ta có ;

^ TT X /, VR + R2 VR + l , 8 kQ,Eo=(ư,+ U o )( 1 + — ^ ) = (6 V + 0,6V) ( 1 + )

khi VR ở giá trị tối đa (tiếp điểm động của VR ở tận cùng bên phải) VR = 2 kfì

khi đó :

Tf fi pxr Ị 1 IEon,ax = 6 .6 V ( 1 + —

= 6 , 6 . ‘1,56 = 10,23V

73

E(, = khi VR ngán mạch (VR = 0, tiếp điểm động củanó ở tận cùng bên trái)

Eom in = «>6 V. ( H + 1) = 6.6V.1,26 = 8,32V

c) Xác định giá trị VE để có E,, = +9V, áp dụng hệ thức ( 1 ) ta có :

V R + l , 8k Q 9V = 6 ,6 V ( 1 t - )

Từ đây giải ra giá trị VRjj = 0,7kQ

Giá trị điện trở Rj được tính theo ;

ư« E - u i^ * < 3 0 chuấnR3 = —— = I

thay số vào ta có9 V -6 ,6 V

^3 - 2 mA “

Dòng điện trong nhánh hồi tiếp âm :

Eq 9Y^2 " VR + Rj + R2 0,7kQ + 6 ,8 kQ + l , 8 kQ

10,23V^ = 0,96mA

d) Xác định sai số AU^3 ^ :

1) Trường hợp IC có dòng định thiên Iq = 500nA, trên điện trở Rị xuất hiện t h i ê n á p U y Q ;

UyQ = I„,Rj = 500nA . 6,8kQ

= 5.10‘ ' A . 6 ,8 -lO^Q = 3,4.10’

thiên áp UyQ tạo ra 1 điện áp lệch 0 tại lối ra (sai số) Hà :

= ^ v o -VR + R,

( Rj )

74

, 2 ,8 kQ,■ ( “ 6 ,8 kQ)

2) Trưòng hợp sai số do nhiệt độ gây ra, đối với đẩu vào p

T T T T T T > ^ ^ C h u À n

chuẳn ” 0 ^ ~ g'p '*’ gT

9U huẳnh a y “ " ^ T " ^T Z + «T D

= 2,05.10“ /"K - 2 .10"V k = 0,05.10’ /°K

nghỉa là trong khi các điện áp và Uỵy biến thiên theo nhiệt độ cở mV thì điện áp biến thiên theo nhiệt độ cỡ /íV/^K,khi nhiệt độ tăng lên l^K điện áp chuẩn (U huẩn thay đổi đi 1 lượng 50/iV theo hướng tăng. Trong toàn dải nhiệt độ đã cho, ta cổ

a u ,ta í„ „ „ = 0,05 10-=/”K .A r= 0,05.10”V'K,[120"C - ( -2 0 ^ 0 ]

= 0,05.10'^140mV = 7mV

từ đo sai số cực đại của điện áp tại lối ra do nhiêt độ trong toàn dải gây ra là :

VR + R^®^omax “ ^ ^ c h u ả n max ^ ^ ^

= 7mV.l,56 = 10,92mV

Bài tập 2 .2 1 .Mạch hình 2.32 là sơ đồ ổn áp có điêu khiển mức ra từng nấc nhờ tín hiệu số tác động tới lối vào chọn

X p X2 (là các xung cực tính dương)

Già thiết rằng khi các tranzito ở trạng thái bão hòa cd

Biết E = +35V

^ngưỡng ~ 1)2V (với đầu vào p của bộ so sánh trong LM317)a) Với R| = R, = R4 = R = 3kC2. Hãv xác định giá trị«/ V 01 Xv Ị " ^ 4

của Ej, trong các trường hợp sau :

75

L M 3 Ư

E-h o- IN our

A DJ

/?.

Tz

h d j

-o

-- Ỉ20H

X,

K

R,

Ti

Ò

y"N

R>.

To

Q-

R.

ö

OXo

Hình 2. 32

1) X2 = Xj = Xq = 02) = Xj = Xq = 13) 1 trong 3 lối vào cd trạng thái Xị = 14) 2 trong 3 lối vào cđ trạng thái Xị = 1.

b) Hãy tìm các giá trị thích hợp của R , Rj, R2 , R4 để sơđổ co khả năng tương ứng mỗi trạng thái của X2XjXçj trong biểudiễn mã nhị phân 8421 với 1 giá trị Eçj phù hợp với trọng số của mã.

Bài giải :

a) Hệ thức tính khi mạch nối tiếp R3 đưa vê đẩu vàoR:

Adj (N) là : = u,' ngưỡng R3 )

ở đây điện áp ngưỡng đo IC LM 317 tạo ra (bêntrong vi mạch) được đặt tỗi cửa r của 1 bộ khuếch đại vi sai. Lổi vào N còn lại được nối tới cửa Adj.

76

R| là giá trị điện trở tương đương từ cửa Adj tới điểm o vtùy thuộc trạng thái các khda Tj và T2 .

Adj dòng tĩnh tại cửa Adj cửa LM317 (cd giá trị trongkhoảng 50 lOQaA). Từ đổ cổ hệ thức gẩn đúng

= Tĩ o ngưỗngRi

1) Khi T q , Tp T2 hở mạch (Xq = X| = X2 = 0), Rị = và

= 3 i , 2 V

2) Khi Tq, Tj và T2 cùng nối mạch (x = Xj = X2 = 1) ta có R; = R4 // Rq // Ri // R2 = 0,75kQ.

, 750 Q ,và E„, = 1 , 2 V ( 1 + ^ ) = 8 , 7 V ,

3) Khi 1 trong 3 lối vào cđ xung vuông cực tính dương, tranzito tương ứng mở và điện trở tương ứng trong nhánh sẽ nối song song với R . v ì Rq = Rj = R2 nên các khả năng ở trường hợp này (Tq hay Tj hay T2 nối mạch) là như nhau, vậy :

và

Rị = R4 // = l ,5kQ.

Eo, = 1 .2 V “ ‘ «•2 ' '

4) Trường hợp cuối cùng khi 2 trong số 3 biến vừa cđ trị 1 (các khả năng tương đương nhau), ta cd ví dụ Xj = = 1,Tj và nối mạch và ta cd :

Rị = R4 // // = IkQ

Từ đò tính ra

= Unguỡng (1 ( 1 + 12Ò Õ )

= 11,2V

77

b) Vì trạng thái X2 - Xj = = 0 cổ trọng số nhị phẩnnhỏ nhất tương ứng với trị = E ^max và trạng thái X2 = Xj = = 1 có trọng số nhị phân lớn nhất lại tương đươngvới Eqị = nên sơ đổ đã cho cd cấu trúc điéu khiển dạngtrọng số nhị phân càng táng thì trị số tại lổi ra càng giảm.

Do tính chất các điện trở R , Rp R2 và nối song song nên ta cần chọn mă điêu khiển ở cửa chọn là loại bù logic(bù 1 ) của X2XjX để phù hợp với việc trọng.số nhị phân giảm(của mã bù 1) thì trị số của tảng, Ta có bảng trạng tháisau (các giá trị là dự kiến)

Mã 8421 Mã bù 1E„(V)

0 0 0 1 1 1 ®0min0 0 1 1 1 0 4 3 2'10 1 0 1 0 1 8 6 4 20 1 1 1 0 0 12 9 6 31 0 0 • 0 1 1 16 12 8 41 0 1 0 1 0 20 15 10 51 1 0 0 0 1 24 18 12 6

1 1 1 0 0 0 28 21 14 7

ở đây không thể chọn bằng 0 do giới hạn điều chỉnhphía dưới cua sơ đổ không cho phép và cần lưu ý tới trạng thái tối đa (xẩy ra khi 3 tranzito T2 TjT^ đều khda (hởmạch) lúc x*2 = x’j = = 0 ) cần được hạn chế bởi giá trị

chọn trước.Xuất phát từ phương trình tính ta có :

R:

Với bảng trạng thái đã thiết lập với Eq, ta chọn cột có trị lớn nhất

1) Ta ctí với trạng thái x ’2 = x’j = x ’jj = 0

- ^ngưỡng ( 1 +R4

R3 )78

28V = 1,2V (1

Từ đây ta giải* được Ä5 2,68kQ. (1)

2) Với trạng thái x *2 = x’j = 0, x\^ = 1, ta cd :

E „, . 24V = 1.2V (1 +

Từ đây tìm được giá trị II = 2,28kQ (2)

hay 2 ,6 8 kQ .R , = 2,28.(2,68 + R )

Tsl nhận được Rq = 15,276kQ (3)

3j Vói trạng thái tiếp theo : x ' 2 = 0, X J = 1 và x’p = 0

ta ctí ;

R, // R4E„5 = 20' ' = 1 ,2' ' ( 1 + - ~ )

từ đây ta xác định được Rj // = l , 8 8 kQ (4)

hay 2,68kQ.Ri = l , 8 8 kQ (2,68kQ + Rj)

ta nhận đữợc giá trị Rị = 6,3kQ (5)

4) Với trạng thái x ’ 2 = 1, x’ị = = 0, ta có :

e „ 3 = 12'' = 1,2V ( : +

từ đây ta xác định được R2 II R4 = l,08kQ (6 )

hay 2 ,6 8 kQ.R2 = 1,08 (2 ,6 8 kQ + RpGiải ra ta được R2 = l,81kQ (7)

5) Với trạng thái x ’2 = x’j = x’,-, = 1, ta có :

R „ / / R . / / R 2 / / R 41 ,2 V . ( 1 + -------

, , , 1 6 , 2 8 k ß / / 6 .3 k ß // l , 8 I k / / 2 , 6 8 k ,- 1,2V (1 + --------------------- ------------------------- -j

, 0,87 kQ ,

79

6 ) Với trạng thái x ’2 = x’ị = 1 = 0 ta có :

R2 / /R . / /R 4

Eo, » >.2 V ( 1 + — ^ T “ )

= 10,42 V.

7) Với trạng thái x ’2 = 1 ; x’j = 0 ; x ’ç, = 1 ; ta cđ> :

R2 / /R0 / /R4

Eo2 = 1.2V ( 1 +

= 11,3V

120

8 ) Với trạng thái x ’2 = 0 ; x’j = = 1 ; ta có

Eo4 = 1>2V (1 + 120 )

Kết hỢp các kết quả tính toán trên, ta nhận được sơ đổ hình 2 .3 3 . với các giá trị điện trở đã tính toán ^

tE = 3 5 ^o----------------

/ J 12011

— ( V

1 rf o r\1 ,8 k Ị s . ỉk ^

15,3 k ĩ i

To

â ;0 , X'

Hình 2.53

80

Sơ đồ này thực hiện bảng biến đổi sau :

M:

m

mịm;

mim-

o 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

X’2X’|X’

1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0

Eo(V)

8,TV 10,4V 11,3V 12V 18V 20V 24V 28V

Lưu ý bảng thể hiện đuợc sự tưang ứng tăng dấn của Eçj theo trọng số : với 4 giá trị tương ứng chính xác với các mintec m3 nig và m . Các mintéc còn lại, do ngưỡng nên chỉlà mô phỏng theo quy luật. Trong trường hợp yêu cẩu chính xác, ta có điễu kiện làm việc của sơ đổ là ở mỗi thời điểm chi có nhiểu nhất 1 van nối mạứh.

Nếu ta lựa chọn cột . giá trị Eq cuối cùng trong bảng trạng thái đã thiết lập (với = 7V) ta nhận được các kết quảsau :

Với trạng thái x ’g = x’j = x ’ 2 = 0 ta có Tq, Tj, hdR,

mạch : = 7V = 1,2V ( 1 + ^ ) = l ,2 V '( l +

suy ra = 580Q.

Từ đây theo phương pháp tương tự ta lập được

khi x’ 2 = x’j = 0

^ ’0 = 1

R J /RoE„, = 6 V = 1.2V ( 1 4 - ^ 2 0 ;

(R // R4 ) = 480Q và = 2,784kQ

« 2 ,8 kQ

6-BTKTĐT-A 81

(Khi x*2 = x’ = 0 ; x’i = 1) (Rj II R4 ) = 380Q và Rj = l,102kñ

« l,lkQ

R2 //R 4E, = 3 V = 1 ,2 ( 1 + ^ )

(Khi x ’2 = 1 ; x’j = x’q = 0) (R2 // R4 ) = 180Q và ¿ 2 = 261Q

Các mức ra còn lại là :

Với x ’2 = x ’j = x’q = 1 ta có

E o m i n = 1=2V ( 1 + -----------^ ------------ ) = 1 ,2V { 1 + |- |¿ )

= 2,67V

Vối x ’2 = x ’j = 1 ; x ’ = 0, ta có

R .//R 2 //R 4 0 155E , = . , 2 V ( l . ^ ^ ) = I , 2 V ( . + ^ )

= 2,75V

Với x ’2 = x ’çj = 1 ; x’j = 0, ta có

R^//R2 //R 4 , . . 0,169

E„ = 5 V = 1.2V (1

E.■'2

= 2,9V

Cuối cùng với x ’2 = 0 và x’j = x’q = 1 , ta có

t:. _ , mr / 1 ^ R J / R 1 / /R4 0 ,335 .Eo4 - 1>2V ( 1 + J20 ) - 1,2 ( 1 + )

= 4,55V.Ta cđ sơ đổ hình 2.34 và bảng giá trị Eq đă tính theo mã

. điều khiển các cửa chọn là bù logic của mă 8421 như sau :

6-8TKTĐT-B

^ 2 u ' z s m

Rjũỉ20-Ũ.

Jữ

hỉkRo

iCr, r < L

X-I0 ,Xo

Hình 2.34

^458011

mị > > > X 2X lX o Eo(V)

mo 1 1 1 2,67mi 1 1 0 2,75ni2 1 0 1 2,9ms 1 0 0 3m4 0 1 1 4,55ms 0 1 0 5m6 0 0 1 6

m? 0 0 0 7 .

Kết quả lè. các mức ứng với mintéc (của mâ 8421) mj vànig tương ứng đúng vói trọng số nhị phân đối với p á trị áp ra E„, còn các mintéc còn lại chỉ đảm bảo tính quy luật và là các giá trị quy ước.

C h i t ơ n g 3

ĐỀ BÀI TẬP PHẦN 1

Bài tập 3 1 . Cho mạch điện hình 3.1. Biết Uj(t) là 1 điện áp dạng tam giác đối xứng qụa gốc tọa độ, cd biên độ = ± 6 V, chu kì Tj = lOms. Giả thiết điốt lí tưởng, E = +3V, R = 3kQ.

a) Phân tích hoạt động của sơ đồ qua đđ xác định dạng đặc tuyến truyền đạt điện áp Ư2 (Uị) (lí tưởng).

b) Xác định dạng U2 (t) và tính các tham số của U 2 (t) : Biên độ đỉnh dương và âm, độ rộng sườn phía trước, đỉnh, phía sau.

83

ĐR

-ou, a

( ĩ k n )C ỉ ------ fY ~ 1

Đ+

ỉ - í

1

+•

Hình 3.1 Hình 3.2

Bài tập 3.2. Cho mạch điện hình (3.2). Với ưj(t) cớ dạng tam giác chu kì Tj = 20ms, biên độ Ujj^ = +5V. (dạng Uj đối xứng qua gốc tọa độ) ; R «: Rj. Điốt lúc mở tương đương nguồn áp lí tưỏng (có Uj5 = ±0,6V ; Rịj = 0) ; nguồn E = -3V.

a) Phân tích tóm tắt hoạt động của sơ đồ khi có Uj(t) tác động qua đó xác định dạng đặc tuyến U 2 (Uj).

b) Vẽ dạng Ư2 (t) theo Uj(l;) đâ cho.c) Xác định các tham số của U2 (t) : Biểu đồ đỉnh (dương

và âm), độ rộng các sườn xung, độ rộng đỉnh, chu kì xung T2 -Bài tập 3.3. Cho mạch điện hình 3.3.Giả thiết các van Đp

Đ2 là lí tưởng (Rthuận << ^ 1’R2 ^nguợc ĩĩíd bằng 0 ).

Uj(t) là 1 điện áp tam giác đối xứng qua gốc vối biên độ = ± 6 V, chu kì Tj =30ms. Ej = + 3V ; E2 = - 2 V.

a) Phân tích hoạt động của sơ đồ, qua đd xác định dạng của đặc tính truyễn đạt điện áp (lí tưởng) : 1 X2 (1 1 j) của mạch.

b) Vẽ dạng Ư2 (t) theo tác động Uj(t) đâ cho.c) Xác định các giá trị tham số của U 2 (t) ở cả hai bán kì

dương và âm : Biên độ, độ rộng sư&n trước, độ rộng sườĩii sau, độ rộng đỉnh.

¿4 Đ,£ ,2

Hình 3.3

84

Bài tậ p 3.4. Cho mạch điện hình 3.4 vối các tham số sau t Điốt là các van lí tưởng lúc mở điện áp trên iiđ ;Upi = U n , = +0,6V.

R

u,o

ĐaU:

Hình 3.4

(coi như 1 nguồn áp lí tưởng).

Biết = +2V; = -3VUj(t) cổ dạng là 1 xung tam giác đối xứng qua gốc với biên độ = ±5V, chu kì Tj == 20ms. Giả thiết R =IkQ ; — 2 0 kQ : >R.

a) Phân tích trạng thái hoạt động của sơ đô khi cd điện áp Uj(t) tác động trong 1 chu kì

b) Xác định dạng đặc tuyến U 2 (Uj) của mạch qua đđ vẽ dạng U 2 (t) phù hợp với Uj(t) đã cho.

c) Tính các tham số của điện áp U 2 (t) ở cả hai bán kì dương và âm : Biên độ, độ rộng sườn trước, sườn sau, độ rộng đỉnh.

Bài tập 3.5. Cho các mạch điện hình 3.5a. 3.5b, 3.5c và hình 3.5đ. Giả thiết các nguổn điện áp là lí tưởng, điốt lí tưởng.

Ea = ±1V ; : IkQí = 1,5V ; ¿b == IkQEc = 3V ; = 2 kQ

5V ; z == 2,5kQ

Đ

í)o-

- * ĩ

l y

R

Ỷ- o

o

Hình l ỉ

I

'Đ

c)

%

t o-

..O-r-Ố-

d)

Ed

85

Bài tâp 3.6. Để đạt được các đặc tính truyền đạt điện áp lí tưởng có dạng hình 3.6a và hình 3.6b. Ngưòi ta dùng các mạch hạn chế trên và hạn chế dưới kết hợp

ự )

Hình 3.6

ồ’6

a) Tìm cấu trúc các mạch hạn chế (kiểu song song) thực hiện được các dạng đặc tuyến tương ứng đã cho.

b) Cổ thể thay thế các điốt thường trong các mạch ở câu a bằng điốt zener được không ? nếu được vẽ mạch thích hợp, trong trường hợp nào thì không đùng ĐZ được ?

Bài tập 3.7. Mạch điện hình 3.7 để xấp xỉ tín hiệu Ư2 (t) (gần đúng hình sin) bàng 1 điện áp tam giác Uj(t) kiểu dùng đường gãy khúc :

a) Gịải thích nguyên lí hoạt động của mạch, qua đđ vẽ dạngy động của mạch, qua đd vẽ dạng U2 (t) theỡ dạng Uj (t) (tổng quát)

b) Với U|(t> biên độ == ± 6 ^, = R2 = 4 R3 = 4R .

Giả thiết các điốt là lí tưởng (khốa với Rngược <30, mở với R thiiârầ Oì R- =(khốa với Rngược R thuận 0) = ±3V.

Tính độ dốc của các đoạn gẫy khúc và giá trị ±Ư 2 j„

c) Hãy vẽ Ư2 (t). Suy rộng trong trường hợp dùng 3 nhánh Đp Đ3 , Đ5 với R3 P R3 3 , R35 và Đ2 , Đ , Độ với các điện trở T4 2, R4.4 và (khi đổ chọn > E2 > E3 >’ 0).

Bài tập 3.8. Mạch điện hình 3.8 dùng để xấp xỉ đặc tuyếnvon ~ ampe bậc hai (dạng đường parabol) đường gây* (ở gdc phẩn tư thứ nhất).

uò i

■o

u ^ ; Ì^Ẩ [

: i = au bàng 1

Giả sử các van điốt là lí tưởng.

a) Giải thích hoạt động của mạch khi các điện áp trong mạch thỏa mân điéu kiện :0 <U i <Ư 2 <Ư 3

<+E.

Hình 3.8

87

b) Già thiết giá trị các điện trở chia áp là đểu := Rl = R2 = R3 = IkQ ; E = +5V.

Hăy vẽ dạng đặc tuyến von-ampe gẫy khúc trong hai trường hợp sau :

1) Uị = 2V ; Ư2 = 3V ; U3 = 4V2) u ì = 2V ; Ư2 = 2.8V ; U3 = 3Vc) Có nhận xét gì vê sai số xấp xỉ khi lựa chọn các mức

điện áp khóa điốt Uj, Ư2 , Uj(tính sai số cực đại trong mỗi đoạn xấp xỉ và sai số trung

bình với các đoạn).

B ài tập 3.9. Cho mạch điện hình 3.9 với cát: tham số sau :

Đj và là các van lí tưỏng.= 5kQ , E, = 2V.

R* = IkQ , E2 = IV.Ip là nguồn dòng điện ImA.

íă-

uV , ị l

Hình 3.9

ạ) Giải thích hoạt động của sơ đổ khi tăng điện áp vào dán từ đến lo'^.

b) Xác định dạng đặc tuyến von-ampe của mạch đâ cho ở hình 3 9.

c) Qua dạng đặc tuyến von-ampe đâ vẽ, viết các biểu thức tương ứng của hàm i = f(u) trong các tniển điện áp vào khác nhau.

Bài tập 3.10. Cho ba mạch điện mắc như hình S.lOa, b và c. Các giá trị điện ầp và điện trở của mạch cho trên hình vẽ. Hăy xác định dòng Iq qua mỗi điốt và tính điện thế tại điểm A, B và c của mạch tương ứng. Biết rằng sụt áp thuận trên điốt là +0,7V.

88

■ rĩov

L

g 5 0 0 SL

B

^ĨĐ..R¿ [ J w k l l

¿ k f lo-t-óự

y - o ,

2 k f l

R.

b) c,Hình 3.10

Bài tập 3.11. Cho mạch điện hình 3.11. Giả thiết Đj, Đ2 là các van dòng điện lí tưởng.

a) Hăy xác định dạng đặc tuyến truyền đạt điện áp Uj.g (U^^q) của mạch đâ cho. Nếu giả thiết điốt lúc mở là 1 nguổn áp lí tưỏng với giá trị điện áp hở mạch là Ụjj = +0,7V, lúc khóa là nguồn dòng lí tưởng có trị số I5 œ 0 , dạng đặc tuyến đã vẽ cđ gì thay đổi ?

ĨOkSí

Rs-{=>Ỉ O k ĩ l

Ị O k ĩ l

x>U r

4.T - E

Hình 3.1 í

b) Nếu Uy^Q(t) cd dạng là 1 điện áp tam giác đối xứng qua gốc có chu kì Tvào = 20ms và biên độ = ±15V, E = +6 ,8 V. Hây xác định dạng Uj.g(t) phù hợp với ưy(t) đă cho và tỉnh các tham số của Uj.g(t). Biết rằng điện áp thuận rơi trên điốt Đj và Đ2 là +0,7V.

89

Bài tập 3.12a) Hây sử dụng 1 điện trở R, nguồn 1 chiều E và 1 điốt lí

tưởng để tạo ra các mạch điện cố các đặc tuyến voĩi-ampe dạng hình 3.12a, b, c hoặc d. Hây tìm giá trị tương ứng của R và E trong mỗi hình.

ĩỤ n A )

- /7 / ;

f1 , n1 &)

b) Tìm cẫu trúc mạch gồm điốt, điện trở và nguổn 1 chiều để thực hiện được đặc tuyến voĩi-ampe dạng hỉnh 3.12e và f.

90

¿ 2 k ũL

Bài tập 3,13. Cho các mạch khuếch đại 1 tầng dùng tranzitovới các tham số cho trước trên các himh 3,13 (a) (b) (c).

a) Xác định các dòng điện và điệnáp 1 chiẽu trên các cực của tranzitotrong sơ đồ 3.13 a và b.

b) Do bỏ qua dòng Ig để tính điện áp trên cực bazơ của các sơ đồ hình 3.13 a và 3.13b đã phạm phải sai số là bao nhiêu phẩn trăm (vì xấp xỉ I, :

~ ^ Ì 5 V

I k ĩ l

A-IOSI

u

3)

c) Tĩ-ong sơ đổ hình 3.13c biết = 2mA, = 5V xác định các

giá trị điện trở còn lại trong sơ đổ : Rp R2 và Rp.

♦-------o

ĩ ũ k h I ,J \t

W k

+ J5ự

250 / -

%

b )

ỉkR-

ỵ £ = 10

1 8 k

p =-25Ỡ1<»------

c)Hình 3.13

Bài tập 3.14. Cho mạch điện hình 3.14,

BÍết rằng E = -9V ; Rj = 33kQ ; R2 = 6 kQ ; R3 = 3,9kQ ;— 1 1 , 0 D _ n Kun . ứ _ en . « — 31jQR. = IkQ . = 0,5kQ ; /3 = 60 ; Tbe

Chọn Ugp^ = - 0 ,2 V ; Rj = 18kQ

a) Xác định các giá trị dòng và áp 1 chiều trên các cực của tranzito

91

- E

R:

o---- —

r<’,n

c

R.

b) Vẽ dạng đặc tính tải 1 chiều, xác định vị trí điểm làm việc tĩnh Q^.

c) Tính và hệ sốkhuếch đại điện áp

u.Au =

ra

R, ưvàocủa mạch.

d) Cho điện áp vào xoaychiều cđ dạng hình sin(hình 3.14), vẽ dạng điệnáp (cả thành phẩn 1 chiễu và xoay chiểu) trên các cực của tranzito (B, E và C).

Bài tập 3.15. Cho mạch hình 3.15 với các tham số cho trênhình vẽ ia : E = 12V ; ^ = 100 ; = 22kQ

ỉỉình 3.14

4,7kQ3,9kQ.

í',

R,

R,G

R

Hình 3.15

R3 = 2,7kQ ; R4 = IkQ

Ư B E ( A ) = 0,6Va) Xác định các giá trị

dòng và áp 1 chiểu trên các cực của tranzito.

b) Vẽ đường tải 1 chiêu của tẩng khuếch đại và xác định điêm trên đồ thị,

c) Xác định và Aucủa mạch.

d) Biết Au lúc hở mạch tải là 85, hăy tính giá trị Au khi mắc tải Rj = 10kfì vào mạch ? so với trường hợp Rj = 3,9kQ cd nhận xét gi ?

Bài tập 3.16. Hình 3.16 ỉà sơ đổ 1 bộ khuếch đại điện áp tẩn thấp gổm 3 tầng dùng 3 tranzito Tj, T2 và

92

/7M U ,

Tr

■ ....... .. "“ l ------------ Cị--------- c

m [ ^ 5 t 7

c

c

r‘2

^ L6

Hình 3.16

Biết các tham số của mạch :E = +12V ; /3j = 60 ; )32 = 60

;ổ3 = 30 ; Rj = 200kQ ; R2 = 2kQ ; Rq = 2000R3 = 2 2 kQ ; R4 = 4,7kQ ; Rj = 2,7kQ ; = IkQRg = 2kQ. Chọn Rgg;, của các tranzito khuếch đại là +0 ,6 V.a) Xác định các dòng và áp 1 chiều trên các cực của Tp T2

và T3.b) Hãy vẽ dạng điện áp U(t) trên các cực E và c của các

tranzito khi Uv là 1 hình sin (chú ý các kết quả đã tính được của câu a ).

c) Tính hệ số khuếch đại điện áp của mỗi tầng Aj, A2 vàbiết rằng trên tải Rt ở lối ra ta được = 4V khu u_ =2 0 mV, giả thiết R = 0 ; = 15kQ ; 1^2 = 2kQ.

vm

c

R

C4 =

4kí2

Bài tập 3.17. Cho mạch khuếch đại hình 3.17

Biết E = 24V ; /?1 = 50 ; /82 = 150 ; Cj = C2 =(Ry/R^)

10^F ; R^/Rj = 2 ; --------- - 8 ; R. = 2 0 0 kQ

R3 = lOkQ ; chọn ưgg = +0,6V.

a) Nêu các đặc điểm chính của sơ đổ, vẽ U(t) tại các cực của Tj và Tj khi biết Uv(t) hình sin (xem hình 3.17).

93

a c.

•----------- ---- (;

0^5

r " y ~

■ ỉ' c ,J L .1[l^^ í

1 . .Hình 3.17

b) Xác định điểm làm việc 1 chiều của Tj ; QjDựng đường tải 1 chiều và chỉ ra vỊ trí Qj đối vối Tjc) Biết điểm làm việc 1 chiêu của Qt là = 5mA và

^CE ~ ^3’ ^4’ ^5 ^ 6

của tầng T2 .d) Biết Ao của mạch (lúe hd mạch Rj) là 40dB. Xác định hệ

số khuếch đại điện áp Au của sơ đổ khi nối tải Rị = 3,9kQ.Bài tập 3.18. Cho các mạch điện hình 3.18a, b, c, với các

tham số của linh kiện là : E = ±12V, = R^2 = lOkQ ;5kQ, các tranzito khu&h

>e.u

-ĐỶ £

Rcz

Re =

Ĩ H u.r

Ti L +u.R,

t í

Hình 3.18 a)

đại oó Tgp = ĩgg = tgg = 50kQ ;

Biết điện áp lối vào trong cả 3 trường hợp là Uy = 42,5my /3 = 100,Rt Kig “

a) Với mạch hình 3.18a xác định giá trị điện áp lối ra Uj.g. Nếu đổi vị trí giữa 2 lối vào Uy, > 0 ; Uy2 = Ug thì Uj.g cổ gì thay đổi ?

b) Tính trong các trường hợp hình 3.18b và 3.18c.

c) Xác định giá trị các dòng điện vào và dòng điện ra trong 3 trường hợp trên.

94

i/

1

0

K.

r,

> —o -Uv

“î

%

y

Uự

- 1

E

-o

V

Ur 1

—o

+ Q

Ổ £ o - c

h) c)Hình 3. IS

Bài tập 3.19. Mạch điện hình 3.19 là mạch điện lối vào của đồng hổ đo điện áp. Các tham số của sớ đổ là :

= ±12V ; Rị = 150kQ ; R2 = 50kQ ;r ” = 40kQ ; R4 = lOkQ ; /3j = = 100.

5* 0

o-

ỈO'

' K 5

4|'

^3 IB,»—

a

7i

L

4 ,

9+£,

T,

f - ^ U r

■ B.

Hình ỉ. ¡9

95

Biết Ij£2 = 2 ,9mA.

a) Tính dòng Ig , Ijj , ở các vỊ trí khác nhau của Kvà dải biến đổi tương ứng của I4 .

b) Xác định điện trở vào Rgg của tranzito trong 2 trường hợp : chưa eó Tj và có thêm Tj.

c) Xác định giá trị điện trở vào của mạch (khi có cả Tj vàTj) trong từng khoảng đo khác nhãu.

B ài tập 3.20. Sơ đổ hình 3.20 là mạch điện của một von kế điện tử mạch tải emitơ với đẩu vào dùng FET. Tham số của mạch : E = ±12V ; Rj = lOkQ ; R2 = 5,6kQ ; R3 = 5,6kfì ; R4 = l , 2 kíỉ ; R5 = 2kQ ; = 2,7kQ và R;, + = IkQ.Dòng qua mạch đo tối đa (toàn thang đo) là = ImA. Cáctranzito có ^ = 100. = -5V.

—c\-----------

r r1 %] % ự

X 0 '

1 ° 5-i/ K

I<

o i-£

o -£

Ninh 3.20

96

a) Hăy tỉnh các tham số sau của mạch :Up, I,, Ip. , và dòng I4 (h3 .20)

Khi điện áp vào cực cửa của FET bằng 0 (lúc cân bằng)b) Với Rg = 800kQ ; Rị, = lOOkQ ; = 60kQ ; Rjj = 40kQ.

Tính điện trở vào của vôn kế điện tử, biết dòng vào của FET là Iq = lOOnA ở các vị trí khác nhau của chuyển mạch K.

Bài tập 3.21. Cho mạch hình 3.21. Biết các tham số củamạch : ±E = ±15V điện áp bão hòa của IC chọn là -E + 3Vvà E - 3V. (U^3 = + 12V ; umax - 12V )

a) Thiết lập công thức

tinh A = Y Ỵ —

vàob) Tính dải khi VR

thay đổi, biết rằng Rj = = l,5kQ ; R2 = 3,3kQ VR = 150kQ.

Mạch làm việc ổn định hơn khi VR = 0 hay khi VR = 150kQ ?Hình 3.21

c) Xác định khoảng giá trị VR gây méo cho tín hiệu và nêu vài biện pháp khác phục.

Bài tập 3.22. Mạch hỉnh 3.22 có các tham số sau :E = ±12V. Điện áp băo hòa của IC = ± 9V ; Điện áp vào-o IC u * = ± 9'' max\3 . = 150mV.vào

a) Thiết lập hệ thức tínhA =

Hình 3.22

7-BTKTĐT-A

b) Xác định dải u,_-i- u.i6 ,8 kQ. VỊ trí

97

b) Xác định dải khi VR = 0 -í- 195kfì, biết rầng

R. :Rj = 3kQ

nào IC làm việc ổn định hơn ? Vì sao ?c) Tìm khoảng giá trị của VR để IC làm việc không bị băo

hòa,- giải thích trên đổ thị Uj.g của IC.Bài tập 3.23. Cho sơ đổ hình 3 23 VRj để hiệu chỉnh điếm

0 cho IC, biết E = ±9V, chọn điện áp băo hòa của IC làưmax ± 8 V

Uv Í

-ou.r

R,

Hình 3.23

a) Xác định hệ thức A =

b) Xác định giá trị thiên áp lệch o, ở 2 lối vào biẩrằng Ç = lOOnA

Rj = l,5kQ ; Rj = 15kQ = 8 kQ ; VRj = lOkQ ,

VR2 = 300kQTìm giá trị thích hợp của

VRj để IC được bù 0 hoàn toàn.

-ỉ- u „ra min ra max khi thayc) Khi đă ctí cân bằng, tính dải u đổi VR2 trong dải 0 -Î- 300kQ với :

1 ) U v 3 o = 5 0 m V

2) U^ào = ISOmV.Nhận xét kết quả và chi ra vị trí của VR2 để IC không bị

bâo hòa.

Bài tậ{» 3.24. Mạch điện hỉnh 3.24 là 1 bộ khuếch đại vạnnăng. Biết E = ±9V ; Rj = 20kQ ; Rj = lOkQ ; giả thiết K vàa là các hằng số thỏa măn điêu kiện k > 2 , 0 ^ a « l ; R j =

= o R q ; R j = ( 1 - ö t ) R o ; R 3 = { ^ ~ K ) ^ 4 ■> ^ 5

a) Tìm biểu thức tổng quát xác định Ư2 theo Uj và các tham số khác (K, «...) của mạch.

b) Với Uj = 0,2V ; K = 45 xác định khoảng thay đổi của :giá trị U2 khi 0 ^ a « 1 .

. 98 7-BTKTĐT-B

Hình 3.24

c) vai giả thiết Uj = 0,2V như câư trên, lúc a thay đổi trong cả dải đã cho, chế độ làm việc của IC cd vùng bị rơi vào bâo hòa. Xác định khoảng giá trị của a gây ra hiện tượng trên, (chọn mức ngưỡng bão hòa của IC là u ~ - ± 8 V ).

Bài tập 3.25. Cho mạch điện hình 3.25. Biết Rị = lOkQ

R. = llOkQ ; R. = 15kQ ; IkQR4 =

VR E ±12V bão hòa

2 kQ .Điện áp

U ^ a x = ± 9V . u , d ạ n g

hinh sin biêEk độ 70mVa) Tìm hệ thức tỉnh

biên độ \ Ỉ 2 theo Uj và các tham số của mạch (giả thiết IC lí tưởng và với số liệu đã cho R2

> R 4 V R /b) Tính khoảng giá trị

Hình 125 ^ A . vàmax min

khi VR biến đổi từ 0 + 2kQ

c) Tìm khoảng giá trị VR để IC làm việc không gây méo dạng cho Ư2 (IC không bị bão hòa).

Bàỉ tập 3.26. Mạch khuếch đại thuật toán hinh 3.26 có các tham số sau : Nguồn cung cấp E = ±9V ; Rj = ; R =

(a, Ịi Tà các số thực).a) Tìm hệ thức xác định điện áp lối ra theo các điện áp

đặt tới lối v à a v à U y .

b) Hãy tíitk giá trị cửa trong hai trường hỢp sau (cho biết = Rj, = lOkÔ) :

99

u2 max ư 2 min

1) Khi = 20mV U y = 5 0 m V ; a =3 ; /3 = 6 .

2) khi = -lOOmV ; U y = 180mV ■ ß = 16, a = 50. Hăy nhận xét kết quả thu được ở hai trường hợp trên.

c) Giả thiết chọn a = ß, sai sỗ của các hệ số này (do việc lựa chọn gán đúng các giá trị Rj , Rp) là 1%.

Xác định sai sổ A U j .g do nguyên nhân này gây ra (xét trong trường hợp = -lOOmV ; Uy = 180mV, a = ß = 20.

Bài tập 3.27. Cho mạch khuếch đại thuật toán hĩnh 3.27a. Biết E = ±5V ; Rj = lOkQ ; Rj = 25kQ ; R3 = 12 kQ R5 = 240kQ.

Hình 3.27 a)

a) Giả thiết ỈCp ỈC2 lỉ tưởng, hăy thiết lẠp hệ thức tính điện áp lối ra theo các điện áp vào U], U2 và tham sổ củasơ đồ.

ỵ t)) Xác định ư|.3 trong hai trường hợp sau khi cho biết ü j = lOOmV, Ư2 = 40mV.

1) Chọn giá trị R4 = 20kfì.

1 0 0

2 ) Chọn giá trị R4 = = 1 2 0 kQ.

Nhận xét kết quả thu đươc.«r

c) Nếu thay đổi vỊ trí R5 như trong hình 3.27b. Xác định lại giá trị tương ứng với 2 trường hợp b) đã cho.

H ì n h .X2T t ì

Um om

o---- L,. 1------- i

*o—...l ì i

1«

1------►

I 1 . ầ N--- r' ■■ ■'

r.... 1 _

I^pM i p

ệQ----- 1 1------- ị

>

►

RN

/e, / . / Rp

Hình 3.28

tính trong các trường hợp ứng với từng trường hợp.

1 ) m = n = 1 ; a | = a’j ;

2 ) m = n = 1 ; = a’j ;

Bài tập 3.28*.Cho mạch hình 3.28 với n lối vào tới đẩu p và m lối vào tới đầu N của IC. Giả thiết tính lí tưdng cửa IC, apa^, a |, là các hệsố thực dương thỏa

ưr mãn điêu kiệnm n

•i= i j= ia) Thiết l|ip biểu

thức tổng quᣠcủatheo các ưị và uj(i = 1 , m ; j = 1 , n).

b) Viết hệ thức riêng sau, sau đó vẽ sơ đổ tương

101

3) m = n = 2 ; « 1 = = a ’j = a ’2 = a,4) m = n = 2 ; aj = a¿ = a ; a \ = a \ = ß.c) Xác định sai số AUj.g do sai số của a và ß gây ra khi biết

Aa/a = Aß Iß = 1%. VàU j = 15mV ; Ư 2 = 35mV ; U ’ i = 2 0 m V ;

U ’2 = 45mV ứng với trường hợp m = n =2 và a, = « 2 = « •Cf’j = a ’2 = ß đă nêu ở b)

Bài tập 3.29.* Hình 3.29a là sơ đổ trừ vạn năng dùng bộ IC theo nguyên tác kiểu trừ điện thế.

IC,

Hình 3.29a)

Với a, b, k là các hàng số thực dương

a) Giả thiết tính lí tưởng của các vi mạch, tìm hệ thức xác định theo các thạm số của mạch và Vp V2 ?

b) Với = 20mV ; V2 = 50mV ; a = b = 4,5 Rj = lOkß ; k’ = 1 0 , xác định Uj.g trong trường hợp này.

c) Tại vị trí các điện trở aRj, bRj và Rj ta thay thế bằng Rq và VR (h. 3.29b). Hăy xác định hệ thức tính trong

trường hợp này khi VR thay đổi giá trị trong khoảng.

0,2R^ < VR < 0 ,8 R ,

102

d) Nếu đổi vị trí giữa 2 đầu vào N và p của ICj và của IC2

(lúc đó Vj và V2 đật tới lối vào N) thì kết quả đã thu đượccủa câu a) có gì thay đổi ?

B ài tập 3.30. Mạch điện hình (3.30) là sđ đổ 1 bộ tích phân, tạo được ở lối ra 1 điện

Rnáp 1 chiéu Q độc lập với Uj (t)

a) Phân tích hoạt động của mạch ứng với 3 trạng thái khác nhau của Sj và S2 (theo trình tự)

1) $ 2 nối mạch Sj hở mạch

2 ) $ 2 hở mạch Sj nối mạch

3) S2 hở mạch Sj hở mạch

%

Qua đđ xác định biểu thức của (t) theo U |(t) và các tham số khác của mạch.

b) Biết ràng trong khoảng thời gian = 5ms đến tỵ == 15ms. Sj nối mạch S2 hở mạch và Uj(t) cđ dạng là 1 xung

Hình 3.30

103

vuông gđc biên độ -5V, lúc t < Sj hở mạch S2 nối mạch, lúc t > tj S 2 và Sj cùng hở mạch. Xác định giá trị biên độ của điện áp Ư2 (t) lúc t = tị, biết rằng c = 0,5ịUF, R = 50kQ ; Eq = 3V ; Rn = 9kQ ; = l,5kQ

c) Nếu lúc t = 0 bát đẩu thực hiện nối mạch S2 Sj đang hở mạch, tính thời gian cẩn thiết để. trạng thái điện áp ra đạt tới giá trị xác lập ban đầu. Giả thiết điện trở tải của sơ đổ (h.3.30) là 27 kQ, xác định khoảng thời gian để điện áp U j.g

giảm đi e lần so với giá trị của ntí lúc tj đâ tỉnh.Bài tập 3.31 Mạch điện hình 3.31 cd tên là bộ tích phân

lấy tổng có đảo dấu. Biết lúc t = 0 điện áp tại lổi ra là= 0,5V, IC là lítư ở n g ; c = 4 ,7^ F ; R = lOkQ

a) Xác định biểu thức tính Uj.g theo các điện áp vào ƯJ, Uj, và các tham số của mạch.

b) Cho Uj, Ư2 , Ư3

là các xung điện áp cd biên độ +5 V xuất hiện trong khoảng

thời gian 0 « t ^ = 5ms xác định biên độ của điện áp ralúc tj : Uj.g{tj) ?

c) Nếu giảm giá trị tụ c đi 10 lần C’ = 0,47/íF có hiệntượng gì xảy ra đối với U|^(t) ?

Bài tậ p 3.32.*, Mạch điện hình /3.32 bao gổm 2 sơ 'đồ tích phân và 1 sơ đổ bộ khuếch đại đảo dấu. và aj là các hằng số thực dương và nhỏ hớn 1 .

a) Chứng minh rằng điện áp u^(t) và do đó u (t) có dạnghình sin, tìm biểu thức xác định tẩn số của dao động tạo ra.

b) Biết điện áp 1 chiểu trên các tụ Cj và C2 trước khi lấytích phân là = 0,5V. Xác định gtíc pha đẩu của daođộng ưjj(t).

Hình' 3.31

104

1 •r

í— í -

\

1 J

toí-i Uu

Hình 3.32

c) Cho aỵ = 0^2 = a và cd thể biến đổi trong dải0 , 2 ^ a ^ 0 ,8 .

Biết Rj = = lOkQ ; Cj = C2 = 0,2ụF.Tính dải tần sổ biến đổi của tai đầu ra.d) Xác định tần sổ đao động trong trường hợp «J = 0,2 ;

« 2 = 0)45 ; Rj = lOkQ ; R2 = 2kQ ; Cj = 0,1//F ; C2 = 0,2j«F.

Bài tập 3.33. Cho mạch hình 3.33. Biết R3 = 8,25kQ = 4,7kQ ; E = ±5V.

Hình 3.33

a) Thiết lập biểu thức tổng quát xác định Uj.g theo các điện áp lối vào U , ư , và các tham số của mạch.

1Ơ5

b) Xác định các giá trị điện trở Rj, R2 , R4 và Rj để mạchthực hiện được hàm số :

U r a = + 2 . 5 Ư , - 4 , 7 U y + 4 , 1 U , .

Bài tập 3,34*. Tìm các điêu kiện để tính R , Ry, saocho mạch hình .3.34 thực hiện các hàm sau :

■ R x

9

ừl/ o-

o -

u, Kĩ

ó-

Rp

Hình 3.34

a) = aU, + bUy ++ cU^ trong đó a, b, c là các hệ số thực (còn Rjsj và Rp là các điện trở đâ biẾt)

b) Tính R , Ry và khi

Ur = - X - 4y + ị z

= 2Rp = 16 kữ

c) Xác định biểu thức tính trong trường hợp =

=Ry = Rf /a ; = /3Rp. vởia, ộ là các hệ số thực dương.

Bài tập 3.35.* Mạch hình 3.35 thực hiện biến đổi điện áp thành dòng Iq ti lệ với nó, Hãy xác định biểu thức theo vàchỉ ra điều kiện giữa các điện trở trong sơ đồ để có Iq =

■ R2 ■

ĐS : L = - ... U. R3 - = 1

R, = R2

Bài tập 3.36 * Cho mạch hình 3,36 với các tham số sau : E = ±9V ; Rị = lOOkQ ; R2 == lOOkữ ; 0,1 $ q < 1,1 ;VR = ló o k ù .

a) Xác định hệ thức hệ số truyễn đạt tổng quát của mạch A.

106

Hình 3.36

b) Tính khoảng thay đổi của A khi 0,1 ^ q < 1 , 1

Bài tập 3.37. Cho mạch hình 3.37. Biết E = ±9V, = 3,3 kQ ;R = lOkQ ; c = 4,7nF - 470ĩiF ; R2 = lOkQ.

a) Kiểm tra điêu kiện tự kích của mạch cố được thỏa mãn hay không ?

b) Xác định chu kì T và tần số f của điện áp ra U 3 (t) khi biến đổi c trong 2

khoảng.

4,7nF 47nF và 47nF 470nF.

2, ỉ ^12

Hình 3.37

c) Giải thích tác dụng của Đj và Đ2 - Biết tỉ lệ R2 j/R2 2

là 5,25.

107

Hây xác định ngưỡng biên độ đỉnh - đỉnh của ưra(t). Giảthiết điện áp mở của các điốt là 700mV và khi hở mạch 2 điốt

và Dị , dùng von kế điện tử ngừòi ta đo được biên độ ư|.g(t) là 14V (giá trị đỉnh - đỉnh). Tính giá trị hệ số khuếch đại của IC trong 2 trường hợp.

1 ) có biên độ nhỏ hơH ngưỡng vừa tính.2 ) Uj.g có biên độ lớn hơn giá trị vìía tính.

Bài tập 3.38. Mạch hình 3.38 cđ E = ±12V. = 290kíỉ ;c = 0 ,2 2 ^F ^ 2 ,2 ^F.

a) Nêu điêu kiện để mạch dao động.

b) Xác định giá trị R và Rj.

kì và tần số của U|.g(t) khi thay đổi giá trị của c trong khoảng đã cho.

R f ụ 1— 1-

•

1— 1 ^ t £----L-J—

c c cR

Hình 3.38

B ài tập 3.39. Mạch dao động hình 3.39a) cd các tham sốlinh kiện sau : E = ±9V

y

t e

Hình 3.39 a l

ĩ = U. 2 ;= R3 = 91OQ

« 2 = R4 = 0 lOkQ

c , = C2 = 0 , 0 1 và

Ci = C2 = 0 ,1/<F

— 3,3ìc^ ỉ

= lOkQ ;

a) Nêu điẽu kiện làm việc của sơ đổ qua độ xác định giá trị thích hợp của VR. '

108

Hình 3.39 b)

b) Giải thích nhiệm vụ của ĐZj và DZ2 , xác định biên độ đỉnh - đỉnh của U^g(t) khi ở cực đại.

c) Tính các tẩn só cực đại và cực tiểu trong 2 băng tần số tương ứng với hai giá trị đã cho của Cị — C2 . Thay nhánh DZp DZ2 bàng 1 nhánh hình 3.39b,

hỏi như câu b)

C:

T,

\R.

- E

Hình 3.41

Bài tập 3.40. Mạch khuếch đại công suất hình 3.40 làiỉi việc ở chế độ A, biê E = lOV, Rp = 2Q ;U^gị,ị,^3=2V, t = 100, = 1W,

— Síìa) Tính các tham

sổ của sơ đố công suấtnguồn P^, Ic(A)> ^B(A) >I-----. Id----- , ,cíTiax* Bmax

max'

b) Xác định tỉ số biến áp phối hợp n để cóPtm ax «íâ cho.

Bài tẠp 3.41. Hình 3.41 là mạch điện 1 bộ khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ AB không biến áp. Biết E = ± 1 0 V ; R j = 4 , 7 Q ,

Rj.. =0,3Q ; Rj//R2 = 5kQ

uBK, uBKj = 0,6V

a) Xác định mạch phân áp để sơ đổ làm

109

việc tránh méo gốc. Tính vàb) Xác định do các nguổn ±E cung cấp, vê đường tải

tĩnh và tải động của các Tranzito khuếch đại.c) Tính công suất tiêu

n

f<!X Ẩ u.

u,

o*

Đ,

í u , ,Đ,

K ỉ

Hình 3.42

'¿án trên các Tranzito Pj.Bài tập 3.42. Cho

mạch hình 3.42.a) Hãy vẽ dạng điện

áp U^(t) tại điểm A khi1 ) khốa kj hở, hở2 ) khổa kj đóng, k2 hở3) khóa kj hở, k2

đóng.

4) khổa kj đóng, lĩ2 đóng.b) Biết Ư2 = 8 V ; = lOmA ; Uị = 220V hiệu dụng, n = 20Xác định u . và giá trị điện trở R (ở trạng thái kj và k2

cùng đđiig).c) Tính hệ số ổn định của mạch và St biết = 7Q và

Itảimax = õOmA. Tính g iá trị điện trở t ả i ứ n g với dòng =50mA.

B ài tập 3.43. Mạch-hình 3.43 là 1 sơ đổ chỉnh ỉưu cẩu cólọc và Ổn định điện áp kiểu nối tiếp. Biết = 5,6V, = 5QL_:_ = lOmA ; = lOOmA ; /8 = 50 ; Uj = 8 V (trị hiệu

I Ẩo---^\ — 9*

L -0 -,R ’ 1 D

Ị i L'h ĐZ _

Ịìình 3.43

110

a) Tính giá trị các điện áp và dòng điện trên các nhánh của sơ đổ Ổn định ở 2 trạng thái

1) Khi hỏ mạch2) Khi R, =Xác định giá trị Rị^ịn của sơ đồ.b) Tính R và xác định hệ số ổn áp s, điện trở ra Rj.g của

sơ đổ đã cho ứng với dòng

c) Xác định giá trị điện áp ngược cực đại đặt lên mỗi van. Tính độ ổn định đường dây và độ ổn định tải Sj của sơ đổ đã cho.

Bài 3.44. Mạch hình 3.44 ià 1 sơ đồ ổn áp kiểu nối tiếp, có độ Ổn định cao dùng IC tuyến tính. Biết các tham số của sơ đồ = 6,3V ; u = 0,7V (loại silic) VR = 2,5kQ ;Rj = ?'2kfì ; R2 = l , 8 kQ ; E = -20V ; = 12mA ; =50 : Io max 250mA.

~1

Hình 3.44

ã) Viết biểu thức tính Eq theo Gác tham số của mạch và tính dải đến khi thay đổi VR trong toàn thang giátrị của nd.

111

b) Ýmh giá trị R3 và xác định sai số AE gây ra trong dải - 2 0 ^c đến +80^0 biết rằng

max do nhiệt độ

= au^/aT = -1,8.10“ °K vàaj^ = dVzidT = +1,95.10“ T K .

c) Xác định công suất nhiệt tiêu tán trên Tranzito khi tải cổ dòng Iq ứng với 2 trạng thái giới hạn của VR. Tính các giá trị điện trở tải của bộ nguồn khi tiêu thụ dòng cực đạivà với trị VR = VR = 2,5kQ

d) Nếu thay đổi nguồn +E thành cực tính -E (ví dụ chân số 4 nối tới -E, chân số 7 nối tới OV), cẩn thay đổi những gì trong sơ đổ hinh 3.44 để mạch làm việc được bình thưòng ?

B ài tập 3.45. Hình 3.45 là sơ đổ 1 bộ ổn áp nối tiếp, tự động hạn chế dòng ra và cđ thể thay đổi mức điện áp ra Eq. Biết các tham số của mạch là : ”

5E30S5

ỷ E

2 kQR3 = 3kQR4 = 1 2 kQ

-0

¿N3567 +Eo0 -

VR = 2,5kQ/3 = 1 0 0

Dòng ra của IC là ImÂ.

a) Giải thích hoạt độùg của sơ đổ, xác định biểu thức của điện áp ra Ep theo các tham s6 của mạch. Tính

giới hạn thay đổi ^ khi VR thay đổi trị số (trêntoàn thang từ điểm mút trên đến mút dưới).

b) Phân tích tác dụng của T2 và xác định giá trị Rg đảm bảo cho nhiệm vụ đố, cẩn chọn công suất của Rg bao nhiêu ?

H ìn h '3.4ỹ

112

c) Tính các dòng điện I , Xác định thiên áp điểm không UyQ của IC biết dòng định thiên là õOOnA.

Bài tâp 3.46. Hình 3.46 là 1 bộ ngưổn ổn áp nối tiếp dùng vi mạch ổn áp loại LM317 (loại điều chỉnh được điện áp ra, Các tụ 0 2 = 0 ^ = lOịuY để triệt các dao động cd thể xảy ra do điện đung tải kết hợp với mạch nối tiếp gây ra và cải thiện các tính chất quá độ (cao tần) của sơ đồ. Trị số các linh kiện cho trên hình vẽ, giả thiết = +35V ± 10%.

¿OOŨỊi

ADJ ịX ịJL, , I ( 3 l ĩ i U 2 7 0 n i i - T -

ũ

G - r - ''2'F

'lOỊ^P

ỈOỊiiSka

Hình 3.46

Dòng tĩnh tại chân điều chỉnh ADJ : 1q = o u m A <sa3 == 8 mA ở loại IC dòng 3 chân cố định (chân 3 kí hiệu GND

đối với dòng /íA78...).a) Phân tích hoạt động của mạch, giải thích nhiệm vụ các

điôt Đj và Đ2 .b) Tìm biếu thức xác định theo các tham số củá mạch

biết ràng điện áp ngưỡng của LM317 là +1,25V. Xác định khoảng giá trị thay đổi của (U^3 và khi R2 thay đổitrong thang giá trị của nđ.

c) Xác định giả trị Rjn,in ứng với 2 ngưỡng điện áp của sơđổ biết rằng dòng tải cực đại là Ij = lA

Bài tập 3.47. Cho mạch hỉnh 3.47a. Với E = +20V, R2 = = 6,81kQ ; Rj = 8 ,6 6 kQ (sai số điện trở là 1 %) R4 = 3,9kfì ;Đy là ioại 1N4611 có điện áp Zener là Uz = 6 ,6 V dòng làm

' việc = 2mA,' dòng định thiên cho IC loại 741 là 500nA.

8-BTKTĐT-A 113

a) Xác định hệ thức tính Uj.g theo các tham số của sơ đổ.

Tính giá trị U |.3

với các số liệu đã cho.

Tính giá trị điện trở Rj

b) Tính sai số do nhiệt độ trong dải 6° -ỉ- 80°c do sự biến đổi của ư , theo

nhiêt đô gây ra (biết rằng trị số nhiêt của

= = 1,35.10'aTXác định thiên áp u

của ICra

■oUr

c) Nếu đổi vỊ trí giữa R3 và Đz (h.3.47b) mạch có hoạt động không ? Khi đđ với R3 biến đổi trong khoảng 2 0 -i- 80% giá trị của nó thì Uj.2 thay đổi như thế nào ?

Bài tập 3.48. Mạch điện hinh 3.48 là bộ ổn áp dùng IC LM117 (loại 4 chân điêu chỉnh được

áp ra) cd điện áp chuẩn trong vi mạch là + 1,25V (đặt vào lối vào p của sơ đồ khuếch đại vi sai)

a) Viết biểu thức tính Ep (điện áp lối ra) theo các tham số của mạch (biểu thức chính xác và biểu thúc gẩn đứng) biết dòng điện cực điêu khiển Adj là Ij = lOO^A.

Hình 3.47b)

114 8-BTKTĐT-B

Hình 3.48

b) Xác định giới han ĨRmax - I^m in khi

R2 thay đổi trong giới hạn 0 -ỉ- 6kỉ2. Biết rằng Rj = 240Q, xác định tải cực tiểu của sơ đổ đă cho biết = 1,5A.

Bài tập 3.49. Cho mạch ổn áp hình 3.49 có mức điện áp ra được lựa chọn bàng tín hiệu số ỏ các lối vào chọn. Biết các xung chọn có cực tính dưong biên độ +5V. Hăy xác định các mức điện áp ra có thể được chọn ở 1 trạng thái điêu khiển bất kì. Giả thiết điện áp chuắn của IC ổn áp đật tới lối vào p của tầng khuếch đại vi sai là LM113 có ngưỡng chuẩn vùng

+o- ựđO

ỉ

L M Ỉ 1 7 rao £c

6k-à

u'^ i’ D^4

' 4 i n *

0 , 0 5 0 , 0 .¿3 ' ^ 2 ^ 0

(Xị ) (Xi) (X,) (Xo)

Hình 3.49

115

cấm là = +1,2V, còn lối vào điểu khiển Adj là lối vàoN của tầng vi sai. Các trị số điện trở được chò trên hình vẽ, Biết E = 35V ; Rj = Rj = Rj = R4 = R5

Hãy tìm điều kiện lựa. chọn các điện trở Rj -Î- Rj (trị số thích hợp) để các mứe điện áp ra tương ứng với trọng số của 4 bit nhị phân cùa mă 8421

Bài tập 3.50 Mạch ổn áp hinh 3.50 dùng IC ổn áp ụ A 7805 (bình thường cho ra điện áp cố định giữa chân ra OUT và chân GND) được thiết kế để nhận được điện áp biến đổi ở lối raEo max

o---------

/ iA 7805

ungưỡng

0E j= - ổ y ĩ ' ___

o-----——ỏ------—— -------JHình 3.50

Biết giá trị các linh kiện và nguổn điện áp = +5 V ;E = +35, El = - 8 V ; Rj = lOkQ ; R2 = l , lk ß ; R3 = lOkQ ;

+ Rj = 47kfìa \ Yá/. ííiri»» Kfi fhiỸi' t ín h R th eo th a m số u__ vàa) Xác định hệ thức tính Eq theo các tham số u^uông và

các giá trị điệa trỏ Rj, Rj, R4 , R5 của mạch (lưu ý hăy tínhvà Up của IC khu&h đại)

b) Tính và „a, khi cho biến đổi điện trở R5 trongkhoảng Rj = (0 ^ 5 9 )R4 (lưu ý cẩn chọn +E - (-Ej) ^ 44V là giá trị nguồn cấp điện tối đa cho fiA > 41.

116

N

n -.20

r,

o-

u o1

o

2 .Î ou

Bài 3.51. Mạch điện hình 3.51 ỉà sơ đổ mạch chỉnh lưu 2 nửachụ u cố điều khiển

£ được E q nhò dùng các van chỉủh i'lưu loại thiristO' Tj và T2.

Cho ú j là điện áp lưới 220V/50HZ, biến áp hạ áp n = 2 0 . Điện áp mà của Tj và T2 lúc tỉnh (không có dòng điêu khiển ở các cực điều khiển

c) Xác định giá trị của Eq khi = R5

ũ,■o

ao

n= 2 0n

u ^ t

Hình 3.51

^G1U

= I0 2 = là = +20V. CácMo rZUV. KjRC

điện áp điêu khiểnUqp Uq2 là hai dăy xung nhọn đẩu ngửợb pha nhau và chậm pha so với điện áp mạng 1 góc a.

a) Hãy vẽ dạng theo thời gian và giải thích đồ thị đãvẽ.

b) Xác định hệ thức tính Eçj = ểiố tri 1 chiêu (trịtrung bình) của điện áp đập mạch trên R .,y c) Tính trị Eçj trong 3 trường hợp a = jr/4 ; a = jr/3 và a = JI¡2. Xác định các thời gian trễ tương ứng của các điện áp điêu khiển ƯQP ƯQ2 ứng với các gđc ạ đã cho trên.

Ik7